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

Para docentes: pueden imprimirla, copiarla y usarla en clase gratis. Cada hoja nueva tiene valores nuevos y su propia clave de respuestas. Agradecemos un enlace a ExamProblems en la página de tu curso.

Nombre: ____________________   Fecha: ____________

1.Fácil
longitudT170 °C60 °C?15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (2 kg/s, cp = 2,5 kJ/(kg·K)) se enfría de 170 a 60 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 3 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 15 °C. No hay pérdidas de calor al entorno. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,5 kJ/(kg·K)Th: 170 → 60 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
2.Fácil
longitudT90 °C70 °C40 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 90 a 70 °C mientras el frío se calienta de 30 a 40 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 90 → 70 °CTc: 30 → 40 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT80 °C60 °C25 °C50 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

Un intercambiador de flujo paralelo transfiere 440 kW. El fluido caliente se enfría de 80 a 60 °C y el frío se calienta de 25 a 50 °C. El coeficiente global de transmisión es 1500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 440 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 80 → 60 °CTc: 25 → 50 °C
A = m²
4.Media
longitudT80 °C25 °C55 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 180 kW. El fluido caliente se enfría de 80 a 25 °C y el frío se calienta de 10 a 55 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,92, y U = 800 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 180 kWF = 0,92U = 800 W/(m²·K)Th: 80 → 25 °CTc: 10 → 55 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT120 °C10 °C?ΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador con un área de intercambio de 2,5 m² y U = 2500 W/(m²·K), el vapor condensa a 120 °C constantes en el exterior de los tubos. El agua de refrigeración (1,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en los tubos a 10 °C. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

Ts = 120 °CA = 2,5 m²U = 2500 W/(m²·K)ṁ = 1,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
6.Difícil
longitudT155 °C120 °C22,84 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (2 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se enfría de 155 a 120 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 3 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Con U = 1500 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 155 → 120 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1500 W/(m²·K)
A = m²

Soluciones

  1. 1. Tc,out = 58,86 °C
  2. 2. ΔTlm = 44,81 K
  3. 3. A = 11,11 m²
  4. 4. A = 12,49 m²
  5. 5. Tc,out = 79,4 °C
  6. 6. A = 0,8889 m²

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