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.

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
longitudT140 °C60 °C25 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de calor a contracorriente tiene un área de intercambio de 5 m² y un coeficiente global de transmisión de calor de 1500 W/(m²·K). El fluido caliente se enfría de 140 a 60 °C y el frío se calienta de 15 a 25 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

A = 5 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 140 → 60 °CTc: 15 → 25 °C
Q̇ = kW
2.Fácil
longitudT165 °C100 °C40 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de calor a contracorriente tiene un área de intercambio de 15 m² y un coeficiente global de transmisión de calor de 200 W/(m²·K). El fluido caliente se enfría de 165 a 100 °C y el frío se calienta de 25 a 40 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

A = 15 m²U = 200 W/(m²·K)Th: 165 → 100 °CTc: 25 → 40 °C
Q̇ = kW
3.Media
longitudT155 °C60 °C70 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador a contracorriente transfiere 420 kW. El fluido caliente se enfría de 155 a 60 °C y el frío se calienta de 25 a 70 °C. El coeficiente global de transmisión es 800 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 420 kWU = 800 W/(m²·K)Th: 155 → 60 °CTc: 25 → 70 °C
A = m²
4.Media
longitudT80 °C45 °C55 °C25 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 700 kW. El fluido caliente se enfría de 80 a 45 °C y el frío se calienta de 25 a 55 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,85, y U = 200 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 700 kWF = 0,85U = 200 W/(m²·K)Th: 80 → 45 °CTc: 25 → 55 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT100 °C25 °C?ΔT₁ΔT₂vapor que condensa

En un condensador con un área de intercambio de 1,5 m² y U = 1500 W/(m²·K), el vapor condensa a 100 °C constantes en el exterior de los tubos. El agua de refrigeración (0,5 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en los tubos a 25 °C. Halla la temperatura de salida del agua Tc,out.

Ts = 100 °CA = 1,5 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 0,5 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 25 °C
Tc,out = °C
6.Difícil
longitudT135 °C80 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de doble tubo en equicorriente, aceite caliente (0,8 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) circula por el tubo interior y se enfría de 135 a 80 °C. Agua (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) entra en el espacio anular a 15 °C. El tubo interior tiene un diámetro de 40 mm, y U = 150 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: 135 → 80 °Cṁc = 1 kg/sTc,in = 15 °CD = 40 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m

Soluciones

  1. 1. Q̇ = 559,5 kW
  2. 2. Q̇ = 293,6 kW
  3. 3. A = 9,317 m²
  4. 4. A = 183,8 m²
  5. 5. Tc,out = 74,44 °C
  6. 6. L = 65,4 m

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