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
longitudT80 °C45 °C70 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente el fluido caliente se enfría de 80 a 45 °C mientras el frío se calienta de 25 a 70 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 80 → 45 °CTc: 25 → 70 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
longitudT100 °C65 °C?30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (1 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se enfría de 100 a 65 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 1,5 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 30 °C. No hay pérdidas de calor al entorno. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 100 → 65 °Cṁc = 1,5 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °C
Tc,out = °C
3.Media
longitudT120 °C40 °C40 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 310 kW. El fluido caliente se enfría de 120 a 40 °C y el frío se calienta de 20 a 40 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,88, y U = 200 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 310 kWF = 0,88U = 200 W/(m²·K)Th: 120 → 40 °CTc: 20 → 40 °C
A = m²
4.Media
longitudT135 °C55 °C40 °C30 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador a contracorriente transfiere 240 kW. El fluido caliente se enfría de 135 a 55 °C y el frío se calienta de 30 a 40 °C. El coeficiente global de transmisión es 200 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 240 kWU = 200 W/(m²·K)Th: 135 → 55 °CTc: 30 → 40 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT135 °C65 °C60,17 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (2 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) se enfría de 135 a 65 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 2 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: 135 → 65 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °CU = 300 W/(m²·K)
A = m²
6.Difícil
longitudT80 °C??15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente ambas corrientes tienen la misma capacidad calorífica, ṁ·cp = 3 kW/K. La corriente caliente entra a 80 °C y la fría a 15 °C. El intercambiador tiene A = 5 m² y U = 500 W/(m²·K). Halla la temperatura de salida del fluido caliente Th,out.

Ch = Cc = 3 kW/KTh,in = 80 °CTc,in = 15 °CA = 5 m²U = 500 W/(m²·K)
Th,out = °C

Soluciones

  1. 1. ΔTlm = 14,43 K
  2. 2. Tc,out = 42,84 °C
  3. 3. A = 40,7 m²
  4. 4. A = 22,89 m²
  5. 5. A = 17,62 m²
  6. 6. Th,out = 50,45 °C

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