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/pulg2
(1,37 at) y la
presión absoluta en el espacio de vapor, de 572 mmHg(11,0lbf/pul2
). 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 energía
Mv * λv = mvapor agua* λ + ma * (Tc – Ta)
Calor latente Calor sensible
Temperatura de ebullición de la solución = 197ºF
Presión = = 11,05 lb/pulg2
De la tabla de vapor saturado se obtienen los calores latentes de vaporización
48,887
)100197(000.20979*000.12.
−+
=vm
mv = 15.446 lb/h flujo del vapor de calefacción
c) Economía
446.15
000.12
==
efacciónvapordecal
cidoVaporprodu
E
E = 0,78
d) Superficie de calefacción
1
2. Q = U*A*∆T
∆T = 260-197
FpieA
Fhpie
BTU
Q )º197260(*)(*
º
250 2
2
−=
Q = 13.708.000 BTU/h
2
884
)197260(250
000.708.13
pieA =
−
=
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/KgºC
Densidad del puré = 1,089 Kg/L
Solución 2
1 3
4
Corrientes:
1. Puré de tomate a 20ºC
2. Vapor saturado a 220ºC
3. Puré de tomate a 80ºC
4. Agua líquida a 220ºC(condensado)
v
v
p
a mtcm λ*
..
=∆ ; λ = 446 Kcal/Kg
2
3. 2000*1,09 0,85(80-20) = mv* 446
h
Kg
mv 28,249
.
=
Problemas a resolver
1. 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 en
contracorriente. 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 entrada
del aceite es de 20°C
¿Cuál será el àrea de intercambio de calor?
Cp aceite = 0,5 Kcal/KgºC
Cp agua = 1 Kcal/KgºC
U = 250 J/m2
s K
2. Se ha diseñado un evaporador con una alimentación de 11.500 Kg/día de sumo de
naranja que produzca 3000 kg/d de agua evaporada y una disolución concentrada al
50%.
¿Con que concentración inicial se deberá alimentar el jugo de naranja y que cantidad de
disolución al 50% se obtiene?
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