ejercicios intercambiadores de calor

INTERCAMBIADORES DE CALOR
1. En un intercambiador de doble tubo, se emplean gases calientes de escape
para calentar 2.5 kg / s de agua desde 35 °C hasta 85 °C (Cp = 4.179 kJ / kg °C).
Los gases (Cp = 1.09 kJ / kg °C) entran a 200 °C y salen a 93 °C. El coeficiente
global de transferencia de calor es 180 W / m 2 °C. Calcular el área del
intercambiador de calor si el flujo es en paralelo.
2. Se dispone de un flujo másico de agua de 230 kg / h a 35 °C, para su uso como
refrigerante en un intercambiador de calor con un área superficial total de 1.4 m 2.
Se va a enfriar un aceite ( Cp = 2.1 kJ / Kg °C) desde una temperatura inicial de
120 °C. La temperatura de salida del agua no puede exceder de 99 °C y la del
aceite no puede ser inferior a 60 °C. Bajo estas condiciones el calor específico del
agua es de 4.174 kJ/ Kg °C. Calcular:
a) El flujo másico de aceite máximo que se puede refrigerar.
b) El coeficiente global de transferencia de calor para el flujo en paralelo y en
contracorriente.
3. Un intercambiador de calor de carcasa y tubos funciona con dos pasos de
carcasa y cuatro pasos de tubo. El fluido de la carcasa es etilenglicol ( Cp = 2.742
kJ / kg °C), que entra a 140 °C y sale a 80 °C, con un flujo másico de 4500 kg / h.
Por los tubos circula agua que entra a 35 °C y sale a 85 °C. El coeficiente global
de transferencia de calor para este dispositivo es 850 W / m 2 °C. Calcular el flujo
másico de agua necesario y el área del intercambiador para un flujo en
contracorriente.
4. El flujo másico del etilenglicol del intercambiador del ejercicio anterior (3) se
reduce a la mitad, manteniendo iguales las temperaturas de entrada de ambos
fluidos y el flujo de agua. Si la temperatura de salida del etilenglicol es de 59 °C,
¿cuál es la temperatura de salida del agua bajo estas condiciones y en cuánto se
reduce el flujo de calor?
5. Un cambiador pequeño de doble tubo con un coeficiente global de transferencia
de calor de 280 W / m2 °C, se va a utilizar para calentar agua inicialmente a 20 °C,
con aire caliente (Cp = 1.03 kJ / kg °C) a 260 °C. La temperatura de salida del aire
no debe superar los 150 °C y su flujo másico es de 0.45 kg / s. Calcular la
temperatura de salida del agua si se calientan 0.2 kg / s y el área de intercambio
de calor para flujo en pararelo y en contracorriente.