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
longitudT105 °C60 °C?10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se enfría de 105 a 60 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 0,5 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. No hay pérdidas de calor al entorno. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 105 → 60 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.Fácil
longitudT160 °C135 °C130 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 160 a 135 °C mientras el frío se calienta de 20 a 130 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 160 → 135 °CTc: 20 → 130 °C
ΔTlm = K
3.Media
longitudT140 °C25 °C85 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 610 kW. El fluido caliente se enfría de 140 a 25 °C y el frío se calienta de 10 a 85 °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 = 610 kWF = 0,92U = 800 W/(m²·K)Th: 140 → 25 °CTc: 10 → 85 °C
A = m²
4.Media
longitudT155 °C95 °C85 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador a contracorriente transfiere 450 kW. El fluido caliente se enfría de 155 a 95 °C y el frío se calienta de 20 a 85 °C. El coeficiente global de transmisión es 1500 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 450 kWU = 1500 W/(m²·K)Th: 155 → 95 °CTc: 20 → 85 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT135 °C100 °C100,3 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se enfría de 135 a 100 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 0,5 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 30 °C. Con U = 200 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 2 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 135 → 100 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
longitudT135 °C90 °C77,82 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se enfría de 135 a 90 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 0,5 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Con U = 800 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 135 → 90 °Cṁc = 0,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²

Soluciones

  1. 1. Tc,out = 77,82 °C
  2. 2. ΔTlm = 63,26 K
  3. 3. A = 26,92 m²
  4. 4. A = 4,14 m²
  5. 5. A = 14,62 m²
  6. 6. A = 2,608 m²

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