Hoja de ejercicios de Intercambiadores de calor (DTML) con soluciones

Hoja de ejercicios de Intercambiadores de calor (DTML) gratis e imprimible: 6 problemas desde nivel fácil hasta nivel de examen, con soluciones. Imprímela o guárdala como PDF.

Nueva hoja de ejerciciosPractica en línea con pistas

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Nombre: ____________________   Fecha: ____________

1.Fácil

En un intercambiador de calor se calientan 1,5 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) de 15 a 35 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)T: 15 → 35 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
longitudT125 °C105 °C40 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 125 a 105 °C mientras el frío se calienta de 25 a 40 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 125 → 105 °CTc: 25 → 40 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT150 °C60 °C130 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 170 kW. El fluido caliente se enfría de 150 a 60 °C y el frío se calienta de 25 a 130 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,88, y U = 300 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 170 kWF = 0,88U = 300 W/(m²·K)Th: 150 → 60 °CTc: 25 → 130 °C
A = m²
4.Media
longitudT145 °C90 °C135 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de calor a contracorriente transfiere 250 kW. Su área de intercambio es 2,5 m². El fluido caliente se enfría de 145 a 90 °C y el frío se calienta de 10 a 135 °C. Halla el coeficiente global de transmisión de calor U.

Q̇ = 250 kWA = 2,5 m²Th: 145 → 90 °CTc: 10 → 135 °C
U = W/(m²·K)
5.Difícil
longitudT170 °C100 °C48,44 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se enfría de 170 a 100 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 3 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 25 °C. Con U = 500 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 170 → 100 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 500 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
longitudT130 °C100 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de doble tubo en equicorriente, aceite caliente (1 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 130 a 100 °C. Agua (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 25 °C. El tubo interior tiene un diámetro de 25 mm, y U = 250 W/(m²·K) está referido a este diámetro. Halla la longitud de tubo L necesaria.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 130 → 100 °Cṁc = 0,5 kg/sTc,in = 25 °CD = 25 mmU = 250 W/(m²·K)
L = m

Soluciones

  1. 1. Q̇ = 125,4 kW
  2. 2. ΔTlm = 82,47 K
  3. 3. A = 24,02 m²
  4. 4. U = 2971 W/(m²·K)
  5. 5. A = 6,099 m²
  6. 6. L = 45,37 m

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