1- Se usa un intercambiador de un paso por el casco y ocho pasos por los tubos para calentar glicerina (cp = 0.60 Btullbm°F)
desde 65°F hasta 140°F por medio de agua caliente (cp = 1.0 Btu/lbm°F) que entra en los tubos de pared delgada y de 0.5 in
de diámetro a 175°F y sale a 120°F. La longitud total de los tubos en el intercambiador es de 500 ft. El coeficiente de
transferencia de calor por convección es de 4 Btu/h ft 2°F en el lado de la glicerina (el casco) y de 50 Btu/h ft2 °F en el lado
del agua (el tubo). Determine la razón de la transferencia de calor en el intercambiador a) antes de que se tenga incrustación
y b) después de que se forma incrustación, con un factor de 0.002 h ft2 °F/Btu, sobre las superficies
exteriores de los tubos.
2- Se va a enfriar etilenglicol (cp = 2560 J/kgoC) desde 80°C hasta 40°C, el cual fluye
a razón de 3.5 kg/s, en un intercambiador de calor de tubo doble y a contraflujo, por
medio de agua (cp = 4180 J/kgoC) que entra a 20°C y sale a 55 °C. El coeficiente de
transferencia de calor total, con base en el área superficial interior del tubo, es de 250
W/m2oC. Determine a) la razón de la transferencia de calor, b) el gasto de masa del
agua y e) el área superficial de transferencia de calor del lado interior del tubo.
3- Se va a calentar glicerina (cp = 2400 J/kg°C) a 20°C y a razón de 0.3 kg/s por medio de etilenglicol (cp = 2500 J/kg°C) que está a 60°C, en un
intercambiador de calor de tubo doble, pared delgada y flujo paralelo. La diferencia de temperatura entre los dos fluidos es de 15 °C a la salida del
intercambiador. Si el coeficiente de transferencia de calor total es de 240 W/m2°C y el área superficial de esta transferencia es de 3.2 m2, determine a) la
razón de la transferencia de calor, b) la temperatura de salida de la glicerina y e) el gasto de masa del etilenglicol
4- Se usa un intercambiador de calor con un paso por la coraza y 20 pasos por los tubos para calentar glicerina (cp = 2480 J/kg°C) en la coraza con agua
caliente en los tubos. Los tubos son de pared delgada y tienen un diámetro de 4 cm y una longitud de 2 m por paso. El agua entra en los tubos a 100°C, a
razón de 5 kg/s, y sale a 55°C. La glicerina entra en el casco a 15°C y sale a 55°C. Determine el gasto de masa de la glicerina y el coeficiente de
5- Se van a usar los gases de escape calientes de un motor diesel estacionario para generar vapor en un evaporador. Los gases de escape (cp = 1051 J/kg °C)
entran en el intercambiador a 550°C, a razón de 0.25 kg/s, en tanto que el agua entra como líquido saturado y se evapora a 200°C (hfg = 1941 kJ/kg). El
área superficial de transferencia de calor, con base en el lado del agua, es de 0.5 m2 y el coeficiente de transferencia de calor total es de 1780 W/m2°C.
Determine la razón de la transferencia de calor, la temperatura de salida de los gases de escape y la rapidez de evaporación del agua.
6. Entra agua fría (cp = 4.18 kJ/kg°C) a un intercambiador de calor de flujo cruzado a 14°C, a razón de 0.35 kg/s, en donde se
calienta por medio de aire caliente (cp = 1.0 kJ/kg°C) que entra al intercambiador a 65 °C, a razón de 0.8 kg/s, y sale a 25 °C.
Determine la temperatura máxima de salida del agua fría y la efectividad de este intercambiador.
7. Aceite caliente (cp = 2200 J/kg°C) se va a enfriar por medio de agua (cp = 4180 J/kg°C) en un intercambiador de calor de dos pasos por la coraza y 12
pasos por los tubos. Éstos son de pared delgada y están hechos de cobre con un diámetro de 1.8 cm. La longitud de cada paso de los tubos en el intercambiador
es de 3 m y el coeficiente de transferencia de calor total es de 340 W/m2°C. Por los tubos fluye agua a una razón total de 0.1 kg/s y por la coraza fluye el
aceite a razón de 0.2 kg/s. El agua y el aceite entran a las temperaturas de 18°C y 160°C, respectivamente. Determine la razón de transferencia de calor en
el intercambiador y las temperaturas de salida de las corrientes del agua y del aceite.
8. Se usa un intercambiador de tubo doble, pared delgada y flujo paralelo para calentar un producto químico cuyo
calor específico es de 1800 J/kg°C con agua caliente (cp = 4180 J/kg°C). El producto químico entra a 20 °C, a razón
de 3 kg/s, en tanto que el agua entra a 1l0 °C, a razón de 2 kg/s. El área superficial de transferencia de calor del
intercambiador es de 7 m2 y el coeficiente de transferencia de calor total es de 1 200 W/m2°C. Determine las
temperaturas de salida del producto químico y del agua.
9. Un intercambiador de flujo cruzado consta de 40 tubos de pared delgada de 1 cm de diámetro ubicados en un ducto
con sección transversal de 1 m x 1 m. No se tienen aletas sujetas a los tubos Entra agua fría (cp = 4180 J/kg°C) a los
tubos a 18°C con una velocidad promedio de 3 m/s, en tanto que al canal entra aire caliente (cp = 1010 J/kg°C) a 130
°C y 105 kPa, a una velocidad promedio de 12 m/s. Si el coeficiente de transferencia de calor total es de 130 W/m2°C,
determine las temperaturas de salida de los dos fluidos y la razón de la transferencia de calor.
10. Se va a condensar vapor de agua del lado de la coraza de un condensador de un paso por la coraza y ocho pasos por los tubos,
con 50 tubos en cada paso, a 30 °C (hfg = 2430 kJ/kg). En los tubos entra agua de enfriamiento (cp = 4180 J/kg°C) a l5°C a razón
de 1800 kg/h. Los tubos son de pared delgada y tienen un diámetro de l.5 cm y una longitud de 2 m por paso. Si el coeficiente de
transferencia de calor total es de 3000 W/m2°C, determine a) la razón de la transferencia de calor y b) la razón de la condensación
del vapor.