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
longitudT120 °C85 °C?15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (0,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se enfría de 120 a 85 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 1 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 = 0,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 120 → 85 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
2.Fácil
longitudT80 °C45 °C60 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 80 a 45 °C mientras el frío se calienta de 30 a 60 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 80 → 45 °CTc: 30 → 60 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT120 °C50 °C60 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador a contracorriente transfiere 120 kW. El fluido caliente se enfría de 120 a 50 °C y el frío se calienta de 30 a 60 °C. El coeficiente global de transmisión es 1500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 120 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 120 → 50 °CTc: 30 → 60 °C
A = m²
4.Media
longitudT80 °C65 °C50 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 630 kW. El fluido caliente se enfría de 80 a 65 °C y el frío se calienta de 25 a 50 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,9, y U = 800 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 630 kWF = 0,9U = 800 W/(m²·K)Th: 80 → 65 °CTc: 25 → 50 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT150 °C75 °C?20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador de doble tubo a contracorriente, aceite caliente (0,8 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 150 a 75 °C. Agua (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 20 °C. El tubo interior tiene un diámetro de 25 mm, y U = 400 W/(m²·K) está referido a este diámetro. Halla la longitud de tubo L necesaria.

ṁh = 0,8 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 150 → 75 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 20 °CD = 25 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
6.Difícil
longitudT95 °C65 °C85,29 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se enfría de 95 a 65 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 0,5 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 25 °C. Con U = 300 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 95 → 65 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²

Soluciones

  1. 1. Tc,out = 24,63 °C
  2. 2. ΔTlm = 17,38 K
  3. 3. A = 2,197 m²
  4. 4. A = 25,17 m²
  5. 5. L = 53,33 m
  6. 6. A = 19,63 m²

Soluciones completas paso a paso: practica este tema en examproblems.com.