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Ejercicios de transferencia de calor

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Ejercicios de transferencia de calor

  1. 1. EJERCICIOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR 1) Un evaporador de simple efecto ha de concentrar 20.000lb/hr(9070Kg) de una solución de hidróxido de sodio al 20%, hasta un 50% de sólidos. La presión manométrica del vapor de agua es de 20 lbf/pulg 2 (1,37 at) y la presión absoluta en el espacio de vapor, de 572 mmHg(11,0lbf/pul 2). El coeficiente global U = 250 BTU/pie2.hr.ºF. La temperatura de alimentación es de 100ºF(37,8ºC). Calcular la cantidad de vapor de agua consumida, la economía y la superficie de calefacción que se requiere Solución:a) Balance Másico 20.000 lb/hr* 0,2 = mc * 0,5 mc = 8000 lb/h de concentrado Agua evaporada: 20.000 – 8000 = 12.000 lb/h b) Balance de energíaMv * λv = mvapor agua* λ + ma * (Tc – Ta) Calor latente Calor sensibleTemperatura de ebullición de la solución = 197ºFPresión = = 11,05 lb/pulg2De la tabla de vapor saturado se obtienen los calores latentes de vaporización . 12.000 * 979 + 20.000(197 −100)m = v 887,48 mv = 15.446 lb/h flujo del vapor de calefacción c) Economía Vaporproducido 12.000E= = vapordecalefacción 15.446E = 0,78 d) Superficie de calefacción 1
  2. 2. Q = U*A*∆T∆T = 260-197 BTUQ = 250 * A( pie ) * ( 260 − 197)º F 2 pie h º F 2Q = 13.708.000 BTU/h 13.708.000 A= = 884 pie 2 250( 260 −197)A = 83,85 m2 2) Se calientan 2000 L/h de puré de tomate desde 20ºC hasta 80ºC, utilizando vapor saturado a 220ºC. Si el vapor cede su calor latente y sale como condensado ¿qué cantidad de vapor se requerirá?Datos:Cp puré de tomate = 0,85 Kcal/KgºCDensidad del puré = 1,089 Kg/LSolución 21 3 4Corrientes: 1. Puré de tomate a 20ºC 2. Vapor saturado a 220ºC 3. Puré de tomate a 80ºC 4. Agua líquida a 220ºC(condensado) . .m a c p ∆t = m v * λ v ; λ = 446 Kcal/Kg 2
  3. 3. 2000*1,09 0,85(80-20) = mv* 446 . Kgm = 249,28 v hProblemas a resolver1. En una planta para desodorizar aceite vegetal, el aceite que fluye a 10000 Kg/h,se precalienta con un intercambiador de calor tubular mediante agua caliente encontracorriente. El flujo de masa de agua a través del intercambiador es de 5000 Kg/h,con una temperatura de entrada de 100ºC y de salida de 43ºC. La temperatura de entradadel aceite es de 20°C¿Cuál será el àrea de intercambio de calor?Cp aceite = 0,5 Kcal/KgºCCp agua = 1 Kcal/KgºCU = 250 J/m2s K2. Se ha diseñado un evaporador con una alimentación de 11.500 Kg/día de sumo denaranja que produzca 3000 kg/d de agua evaporada y una disolución concentrada al50%.¿Con que concentración inicial se deberá alimentar el jugo de naranja y que cantidad dedisolución al 50% se obtiene? 3
  4. 4. 2000*1,09 0,85(80-20) = mv* 446 . Kgm = 249,28 v hProblemas a resolver1. En una planta para desodorizar aceite vegetal, el aceite que fluye a 10000 Kg/h,se precalienta con un intercambiador de calor tubular mediante agua caliente encontracorriente. El flujo de masa de agua a través del intercambiador es de 5000 Kg/h,con una temperatura de entrada de 100ºC y de salida de 43ºC. La temperatura de entradadel aceite es de 20°C¿Cuál será el àrea de intercambio de calor?Cp aceite = 0,5 Kcal/KgºCCp agua = 1 Kcal/KgºCU = 250 J/m2s K2. Se ha diseñado un evaporador con una alimentación de 11.500 Kg/día de sumo denaranja que produzca 3000 kg/d de agua evaporada y una disolución concentrada al50%.¿Con que concentración inicial se deberá alimentar el jugo de naranja y que cantidad dedisolución al 50% se obtiene? 3
  5. 5. 2000*1,09 0,85(80-20) = mv* 446 . Kgm = 249,28 v hProblemas a resolver1. En una planta para desodorizar aceite vegetal, el aceite que fluye a 10000 Kg/h,se precalienta con un intercambiador de calor tubular mediante agua caliente encontracorriente. El flujo de masa de agua a través del intercambiador es de 5000 Kg/h,con una temperatura de entrada de 100ºC y de salida de 43ºC. La temperatura de entradadel aceite es de 20°C¿Cuál será el àrea de intercambio de calor?Cp aceite = 0,5 Kcal/KgºCCp agua = 1 Kcal/KgºCU = 250 J/m2s K2. Se ha diseñado un evaporador con una alimentación de 11.500 Kg/día de sumo denaranja que produzca 3000 kg/d de agua evaporada y una disolución concentrada al50%.¿Con que concentración inicial se deberá alimentar el jugo de naranja y que cantidad dedisolución al 50% se obtiene? 3
  6. 6. 2000*1,09 0,85(80-20) = mv* 446 . Kgm = 249,28 v hProblemas a resolver1. En una planta para desodorizar aceite vegetal, el aceite que fluye a 10000 Kg/h,se precalienta con un intercambiador de calor tubular mediante agua caliente encontracorriente. El flujo de masa de agua a través del intercambiador es de 5000 Kg/h,con una temperatura de entrada de 100ºC y de salida de 43ºC. La temperatura de entradadel aceite es de 20°C¿Cuál será el àrea de intercambio de calor?Cp aceite = 0,5 Kcal/KgºCCp agua = 1 Kcal/KgºCU = 250 J/m2s K2. Se ha diseñado un evaporador con una alimentación de 11.500 Kg/día de sumo denaranja que produzca 3000 kg/d de agua evaporada y una disolución concentrada al50%.¿Con que concentración inicial se deberá alimentar el jugo de naranja y que cantidad dedisolución al 50% se obtiene? 3

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