trabajo colaborativo n2 problemas grupo 301219 5 (1)

TRABAJO COLABORATIVO 2

ELVER FORERO JIMENEZCÓDIGO: 79136728

DOUGLAS ELIAS AMAYA SIERRACODIGO: 77.010.657

PRESENTADO A:CARLOS GERMAN PASTRANA BONILLA

GRUPO 301219_5

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNADESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIAS E INGENIERIAS

PROGRAMA INGENIERIA DE ALIMETOSBOGOTA D.C.

Nov-13

TRABAJO COLABORATIVO 2

ELVER FORERO JIMENEZCÓDIGO: 79136728

DOUGLAS ELIAS AMAYA SIERRA

GRUPO 301219_5

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNADESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIAS E INGENIERIAS

PROGRAMA INGENIERIA DE ALIMETOSBOGOTA D.C.

Nov-13

ELVER FORERO

CAPA MATERIAL ESPESOR (m) Ta ( C)⁰

1 ladrillo 6 0.6 0.1 30

2 refractario 0.07 0.25 3.57

AREA 1

1. Elabore el circuito térmico y la hoja de cálculo para el flujo de calor a travésde las paredes de un cuarto frío de acuerdo a los siguientes datos.Temperatura ambiente interior -2 °CCoeficiente de película 18 Kcal /hr m2 °CTemperatura aire exterior 30°CCoeficiente de película 8 Kcal /hr m2 °CPared interior, refractario K = 0,07 Kcal /hr m °CPared exterior, ladrillo K = 6,00 Kcal /hr m °CEmplee las dimensiones de los ladrillos normales.Si requiere de datos adicionales, supóngalos según su criterio.

K (Kcal/hrm C⁰

(R=x/KA)Kcal/hr C⁰

m2

T=-2⁰Ch=18Kcal/hrm2⁰CK=0.07Kcal/hrm⁰C

T=30⁰Ch=8Kcal/hrm2⁰CK=6.00Kcal/hrm⁰C

q


EJERCICIO 1

Elabore el circuito termico y la hoja de calculo para el flujo de calor a traves de las paredes de un cuato frio de acuerdo a los siguientes datos: temperatura ambiente interior -2°C coheficiente de pelicula 18Kcal/hrm2°C temperatura area externa 30°C coheficiente de pelicula 8Kcal/hrm2°C Pared interior refrectario K=0,07Kcal/hrm°C Pared exterior ladrillo K=6,00Kcal/hrm°C

PRESENTACION DATOS

PROBLEMA Nº 1

PRESENTACION DATOS

CAPA MATERIAL

1 Ambiente interior

2 Ladrillo refractari

3 ladrillo

4 Ambiente exterior

AREA

FLUJO DE CALOR

Tb( C)⁰ CALCULO DE RESISTENCIAS

PROBLEMA Nº 1

32 PRESENTACION DATOS

CAPA MATERIAL

-2

1 Ambiente interior


3 ladrillo

4 Ambiente exterior

AREA

FLUJO DE CALOR

CALCULO FLUJO DE CALOR

PROBLEMA Nº 1

PRESENTACION DATOS

1. Elabore el circuito térmico y la hoja de cálculo para el flujo de calor a través

∆T( C)⁰

CAPA MATERIAL

1 Ambiente interior


3 ladrillo

4 Ambiente exterior

AREA

FLUJO DE CALOR

Temperatura de la interfase


PROBLEMA Nº 1

PRESENTACION DATOS

CAPA MATERIAL

1 Ambiente exterior

2 ladrillo

3 ladrillo refrectario

4 Ambiente interior

AREA

FLUJO DE CALOR

30.00

Temepraturas en ºC.



K h ESPESOR RESISTENCIA Ta Tb DT

Kcal/hr m ºC m hr ºC / Kcal

Ambiente interior 18 -2.00

0.07

6

Ambiente exterior 8 30.00

Total Total

1 m2

Kcal/hr

CALCULO DE RESISTENCIAS



Ambiente interior 18 0.055555555556 -2.00

0.07 0.060 0.857142857143

6 0.06 0.01

Ambiente exterior 8 0.125 30.00

Total 1.047698412698 Total -32.00

1 m2

Kcal/hr


Kcal/hr m2 ºC 0C 0C 0C




Ambiente interior 18 0.055555555556 -2.00

0.07 0.060 0.857142857143

2 0.06 0.01

Ambiente exterior 8 0.125 30.00

Total 1.047698412698 Total 32.00

1 m2

30.5431406711613 Kcal/hr

26.179834861




Ambiente exterior 18 0.125 30.00 26.18 3.817892580.07 0.060 0.01 26.18 25.88 0.305431406712

2 0.06 0.857142857143 25.88 -0.30 26.179834861

Ambiente interior 8 0.055555555556 -0.30 2.00 1.696841148398

Total 1.047698412698 Total 32.00

1 m2

30.5431406711613 Kcal/hr

Ambiente Ladrillo Ladrillo Ambiente

Exterior Refractario Interior

q

30.543 Kcal/hr

-2

26.18 25.88 0.30

Temepraturas en ºC.



R1 R2 R3 R4


Material M

ConductividadK

Espesor x

Temperatura ATa

Temperatura Tb

Diferencia o DT

CIRCUITO TERMICO

Resistencia termica R


Trabajo individual Nº 1

PROBLEMA Nº 1

PRESENTACION DATOS

CAPA MATERIAL K h ESPESOR RES.

1 Ambiente exterior 8

2 Ladrillo 6

3 Ladrillo refrac 0.07

4 Ambiente interior 18

Total

AREA 1

FLUJO DE CALOR Kcal/hr

COMPLEMENTACION DE DATOS

CAPA MATERIAL K h ESPESOR RESISTENCI

m hr ºC / Kcal

1 Ambiente exte ------ 8 -----

2 Ladrillo 6 ----- 0.06

3 Ladrillo refrac 0.07 ----- 0.06

4 Ambiente inter ------ 18 -----

Total

AREA 1 m2


RESOLUCION PROBLEMA Primer Paso


m hr ºC / Kcal

1 Ambiente exte ------ 8 ----- 0.125

2 Ladrillo 6 ----- 0.06 0.010

3 Ladrillo refrac 0.07 ----- 0.06 0.857

m2

Kcal/hr m ºC Kcal/hr m2 ºC


4 Ambiente inter ------ 18 ----- 0.056

Total 1.048

AREA 1 m2


RESOLUCION PROBLEMA Segundo paso


m hr ºC / Kcal

1 Ambiente exte ------ 8 ----- 0.125

2 Ladrillo 6 ----- 0.06 0.010

3 Ladrillo refrac 0.07 ----- 0.06 0.857

4 Ambiente inter ------ 18 ----- 0.056

Total 1.048

AREA 1 m2

FLUJO DE CALOR 30.543 Kcal/hr

RESOLUCION PROBLEMA SOLUCION


m hr ºC / Kcal

1 Ambiente exte ------ 8 ----- 0.125

2 Ladrillo 6 ----- 0.06 0.010

3 Ladrillo refrac 0.07 ----- 0.06 0.857

4 Ambiente inter ------ 18 ----- 0.056

Total 1.048

AREA 1 m2

FLUJO DE CALOR 30.543 Kcal/hr




Ta Tb DT

30.0

-2.0

Total

Ta Tb DT

30.00

-2.00

Total

Ta Tb DT

30.00

0C 0C 0C

0C 0C 0C

-2.00

Total 32.00

Ta Tb DT

30.00

-2.00

Total 32.00

Ta Tb DT

30.00 26.18 3.82

25.23 24.92 0.31

24.94 -1.24 26.18

0.39 -1.31 1.70

Total 32.00

0C 0C 0C

0C 0C 0C

ELVER FORERO

Figura: Tuberia de jarabe

CAPA MATERIAL L (m) ∆Tº

Una tubería de acero diámetro interior 4,68 cms, diámetro exterior 5,04cms y 25 metros de longitud recibe jarabe a 70°C, y lo entrega a unenfriador. Teniendo como coeficiente interior (del jarabe) 45 Kcal/hr m2 °C yexterior de 12 Kcal/hr m2 °C, Determine el flujo de calor a través de latubería y la temperatura de la interfases, asumiendo que la temperatura deljarabe es constante a lo largo de la tubería.

K Interior

(Kcal/hrm2ºC)K Exterior

(Kcal/hrm2ºC) r1 (m) r2 (m)R⁼ ln

(r2/r1)/2∏*K1*L (Kcal/hrmºC)

q ₌ ∆T/R (Kcal/hrmºC)

r=2 ft

R1= 2.34 cm

R2= 2.52 cm

K1= 45 Kcal/hrm2ºC

K2= 12 Kcal/hrm2ºC

L=25 m.

Jarabe 45 12 0.0301 Tubo acero 0.0238 0.0252 25 101.0075 0.6930 70

el flujo de calor a través de la tuberia es de 0,6930 Kcal/hrmºC

la temperatura de interfases es de 69,970ºC


EJERCICIO 2

Una tuberia de acero diametro interior 4,68cm, diametro exterior 5,04cms (2")y 25 mts de longitud recibe jarabe a 70°C y exterior de 12Kcal/hrm2°C.Determineel flujo de calor a traves de la tuberia y la temperatura de las interfases, asumiendo que la temperatura del jarabe es constante a lo largo de la tuberia

CAPA MATERIAL K h R. Int. ESP.

m m

1 Jarabe 45

2 Tuberia Acero 38 0.0234 0.0018

3 Aire 12 0.0252

Long. m 25

Area de Transf. Interna 2

Area de Transf externa

Flujo de calor Kcal/hr

Resolución problema


m m

1 Jarabe 45.0

2 Tuberia Acero 38.00 0.0234 0.0018

3 Aire 12.0 0.0252



∆T₌T2-TI

69.970 Longitud m 25

Area de Transf 3.68

Area de Transf 3.96

Flujo de calor Kcal/hr 2213.17

PROBLEMA N° 3 establezca el flujo de calor cuando la tuberia del problema anterior esta recubierto de un aislamiento de fibra de vidrio de 2"de espesor y lamina de aluminio anondizado de 1mm, teniendo los mismos coheficientes de pelicula

Presentación de datos


m m

1 Jarabe 45.0

2 Tuberia Acero 38 0.0234 0.0018

3 Aislamiento 0.0508

4 Aluminio Anodi 200 0.0010

5 Aire 12

Long. m 25

Area de Transf.

Area de Transf


Resolución problema Nº 3


m m

1 Jarabe 45.0

2 Tuberia Acero 38.00 0.0234 0.0018

3 Aislamiento 0.038 0.0252 0.0508

4 Aluminio Anodi 200 0.0760 0.0010

3 Aire 12.0 0.0770

Longitud m 25

m2

m2


m2

m2


Area de Transf 3.68

Area de Transf 12.10


Resolución problema eliminando las resistencias de los metales.


m m

1 Jarabe 45.0

2 Tuberia Acero 38.00 0.0234 0.0018

3 Aislamiento 0.038 0.0252 0.0508

4 Aluminio Anodi 200 0.0760 0.0010

3 Aire 12.0 0.0770

Longitud m 25

Area de Transf 3.68

Area de Transf 12.10


m2

m2


m2

m2


R. Ext. Ln Re/Ri R Ta Tb DT Dimensiones de tubería calibre 80

m hr ºC / Kcal °C °C °C Diametro Dimensiones en pies (ft)

0.0234 70 Nominal Di Ri

0.0252 1 0.9570 0.4785

0.0252 10 1.5 0.1250 0.0625

Total Total 2" 0.1616 0.0808

2.5 0.1936 0.0968

3 0.2417 0.1208

4" 0.3188 0.1594

6 0.4801 0.2400

Dimensiones de tubería calibre 40

R. Ext.. Ln Re/Ri RESISTENCIA Ta Tb DT Diametro Dimensiones en pies (ft)

m hr ºC / Kcal °C °C °C Nominal Di Ri

0.0234 0.0060458 70.0 56.6 13.4 1 0.0071 0.0036

0.0252 0.0741079722 0.00001242 56.6 56.6 0.0 1.5 0.1342 0.0671

0.0252 0.0210522 56.6 10.0 46.6 2" 0.1723 0.0861

Total 0.0271104 Total 60.0 2.5 0.2058 0.1029

3 0.2557 0.1278

4" 0.3355 0.1677

6 0.5054 0.2527

establezca el flujo de calor cuando la tuberia del problema anterior esta recubierto de un aislamiento de fibra de vidrio de 2"de espesor y lamina de aluminio anondizado de 1mm, teniendo los mismos coheficientes de pelicula

R. Ext. Ln Re/Ri RESISTENCIA Ta Tb DT

m hr ºC / Kcal °C °C °C

0.0234 70.0

0.0252

10.0

Total Total

R. Ext.. Ln Re/Ri RESISTENCIA Ta Tb DT


0.0234 0.0060458 70.0 69.7 0.3

0.0252 0.0741079722 0.0000124 69.7 69.7 0.0

0.0760 1.1038893458 1.2578427 69.7 10.3 59.4

0.0770 0.0130720816 0.0000009 10.3 10.3 0.0

0.0770 0.0068898 10.3 10.0 0.3

Total 1.2707916 Total 60.0

R. Ext.. Ln Re/Ri RESISTENCIA Ta Tb DT


0.0234 0.0060458 70.0 69.7 0.29

0.0252 0.0741079722 69.7 69.7 0.00

0.0760 1.1038893458 1.2578427 69.7 10.3 59.39

0.0770 0.0130720816 10.3 10.3 0.00

0.0770 0.0068898 10.3 10.0 0.33

Total 1.2707783 Total 60.00



Dimensiones en pies (ft)

De Re

1.3200 0.6600

0.1583 0.0792

0.1983 0.0992

0.2400 0.1200

0.2917 0.1458

0.3750 0.1875

0.5521 0.2760



De Re

1.3200 0.6600

0.1583 0.0792

0.1983 0.0992

0.2400 0.1200

0.2917 0.1458

0.3750 0.1875

0.5521 0.2760


lamina de aluminio

fibra de vidrio

Figura: Tuberia de jarabe

Datos ejercicio anterior

CAPA MATERIAL L (m)

Jarabe 45 121 Tubo acero 0.0238 0.0252 25

Solución

CAPA MATERIAL L (m)

Jarabe1 Tubo acero 25 0.09 25 -2.262 fibra de vidrio 0.041 0.0853 L. de aluminio 15 0.0033

Establezca el flujo de calor cuando la tubería del problema anterior estarecubierta de un aislamiento de fibra de vidrio de 2” de espesor y lámina dealuminio anodizado de 1 mm, teniendo los mismos coeficientes de película.

K Interior

(Kcal/hrm2ºC)K Exterior

(Kcal/hrm2ºC) r1 (m) r2 (m)

K (Btu/hrft) r (ft)q=2∏*∆T/(1/

K3)*ln(r3/r2)+(1/K2)ln(r2/r1)

00

r=2 ft

000r3= 0.0033 ft

r2= 0.085ft

K1= 45 Kcal/hrm2ºC

K2= 12 Kcal/hrm2ºC

L=25 m.

5.4 cm

r1= 0.09ft

PROBLEMA N° 3

Presentación de datos

lamina de aluminio CAPA MATERIAL

fibra de vidrio 1 Jarabe

2 Tuberia Acero

3 Aislamiento

4 Aluminio Anodi

5 Aire

Long. m

Area de Transf.

Area de Transf



CAPA MATERIAL

∆Tº

0.030 69.970 1 Jarabe

101.0075 0.6930 70 2 Tuberia Acero

3 Aislamiento

4 Aluminio Anodi

3 Aire

Longitud m

Area de Transf

Area de Transf



CAPA MATERIAL

1 Jarabe

2 Tuberia Acero

3 Aislamiento

4 Aluminio Anodi

m2

m2

R⁼ ln (r2/r1)/2∏*K

1*L (Kcal/hrmºC

)

q ₌ ∆T/R (Kcal/hrmºC) ∆T₌T2-TI

el flujo de calor a través de de las 3 capas es de

2,26Btu/hrft

m2

m2

3 Aire

Longitud m

Area de Transf

Area de Transf


m2

m2


K h R. Int. ESP. R. Ext. Ln Re/Ri RESISTENCIA

m m m hr ºC / Kcal

45.0 0.0234

38 0.0234 0.0018 0.0252

0.0508

200 0.0010

12

Total

25


K h R. Int. ESP. R. Ext.. Ln Re/Ri RESISTENCIA

m m m hr ºC / Kcal

45.0 0.0234 0.0060458

38.00 0.0234 0.0018 0.0252 0.0741079722 0.0000124

0.038 0.0252 0.0508 0.0760 1.1038893458 1.2578427

200 0.0760 0.0010 0.0770 0.0130720816 0.0000009

12.0 0.0770 0.0770 0.0068898

Total 1.2707916

25

3.68

12.10

47.2147


K h R. Int. ESP. R. Ext.. Ln Re/Ri RESISTENCIA

m m m hr ºC / Kcal

45.0 0.0234 0.0060458

38.00 0.0234 0.0018 0.0252 0.0741079722

0.038 0.0252 0.0508 0.0760 1.1038893458 1.2578427

200 0.0760 0.0010 0.0770 0.0130720816




12.0 0.0770 0.0770 0.0068898

Total 1.2707783

25

3.68

12.10

47.2152


Ta Tb DT

°C °C °C

70.0

10.0

Total

Ta Tb DT

°C °C °C

70.0 69.7 0.3

69.7 69.7 0.0

69.7 10.3 59.4

10.3 10.3 0.0

10.3 10.0 0.3

Total 60.0

Ta Tb DT

°C °C °C

70.0 69.7 0.29

69.7 69.7 0.00

69.7 10.3 59.39

10.3 10.3 0.00

10.3 10.0 0.33

Total 60.00

Figura: Tuberia de vapor

Tabla de tuberia para diametro 2" calibre 80

CAPA MATERIAL Diametro exterior (De)

pulg. ft ft pulg1 Tubo acero 2.33 0.194 0.097 1.93

Tabla para lana de vidrio 2"

CAPA MATERIAL r (ft) Xc r (ft)

pulg ft2 lana de vidrio 0.229 2 0.166 0.395

Hoja de calculo

CAPA MATERIAL T (F)

1 Tubo acero 0.0000242 lana de vidrio 0.0041

4. Por una tubería de acero de diámetro nominal 2", calibre 80, fluye vapor deagua a 220 F, (h = 1500 BTU/ hr ft2 F). La tubería se recubre con lana devidrio en cañuelas de 2" de espesor; si el aire esta a una temperatura de 60°F, determine el flujo de calor y las temperaturas de interfase. Si requiere dedatos adicionales, calcúlelos ò supóngalos según su criterio.

Radio exterior(re)

Diametro interior(Di)

R=ln(re/ri)/2∏KLRT

(hr*ft*F/Btu)q=∆T/RBtu/hr

r=2 ft

h= 1500Btu/hrft2FT1= 220F

L=10 m.

0.083 ft

T2= 60F

acero

lana de vidrio

vapor de agua 220aire 60

0.0041 14322L ft 10

la transferencia de calor entre las dos capas es de 14322 Btu/hr

EJERCICIO 4Por una tuberia de acero de diametro nominal 2", calibre 80 , fluye vapor de agua a 220°F (h=1500BTU /hr ft2F). La tuberia se recubre con lana de vidrio con cañuelas de 2" de espesor , si el aire esta a temperatura de 60°F, determine el flujo de calor y las temperaturas de interfase. Si requiere datos adicionales . Calculelos y pongalos segun su criterio

PRESENTACION DATOS

CAPA

1

2

3

4

5

SOLUCION DEL PROBLEMA

CAPA

1

2

3

4

Xc5

ft0.97 0.016 1500 Longitud

Area interior

Area exterior

Flujo de calor

0.003

4. Por una tubería de acero de diámetro nominal 2", calibre 80, fluye vapor de

vidrio en cañuelas de 2" de espesor; si el aire esta a una temperatura de 60°F, determine el flujo de calor y las temperaturas de interfase. Si requiere de

Radio interior

(ri)

K (Btu/hr*ft*F)

K (Btu/hr*ft*F)

∆T1= qR1

(⁰F)T2= T1-∆T1

(F)∆T2= qR2

(F)T3= T2-∆T2

( F)⁰

0.35 59.65 58.74 0.91

la transferencia de calor entre las dos capas es de 14322 Btu/hr

EJERCICIO 4Por una tuberia de acero de diametro nominal 2", calibre 80 , fluye vapor de agua a 220°F (h=1500BTU /hr ft2F). La tuberia se recubre con lana de vidrio con cañuelas de 2" de espesor , si el aire esta a temperatura de 60°F, determine el flujo de calor y las temperaturas de interfase. Si requiere datos adicionales . Calculelos y pongalos segun su criterio

PRESENTACION DATOS

MATERIAL K h R. Int. ESP. R. ext. Ln Re/Ri

BTU /Hr ft ° F pies pies pies

Vapor 1500

Tuberia 0.081 0.018 0.099

Aislamiento 0.167

Lamina galvan.

Aire 1 -----

Total

SOLUCION DEL PROBLEMA

MATERIAL K h R. Int. ESP. R. ext. Ln Re/Ri

BTU /Hr ft ° F pies pies pies

Vapor 1500

Tuberia 25 0.081 0.018 0.099 0.2028250612

Aislamiento 0.03 0.099 0.167 0.266 0.9873866536

Lamina galvan. 25 0.266 0.003 0.269 0.0122757411

Aire 1 -----

Total

1 ft0.508

1.690

29.87 Btu/hr

BTU /Hr ft2 ° F

BTU /Hr ft2 ° F

ft2

ft2

Por una tuberia de acero de diametro nominal 2", calibre 80 , fluye vapor de agua a 220°F (h=1500BTU /hr ft2F). La tuberia se recubre con lana de vidrio con cañuelas de 2" de espesor , si el aire esta a temperatura de 60°F, determine el flujo de calor y las temperaturas de interfase. Si requiere datos adicionales . Calculelos y pongalos segun su criterio

RESISTENCIA Ta Tb DT Dimensiones de tubería calibre 80

º F Hr / BTU Diametro Dimensiones en pies (ft)

220 Nominal Di

1 0.9570

1.5 0.1250

2" 0.1616

60 2.5 0.1936

Total 3 0.2417

4" 0.3188

6 0.4801

RESISTENCIA Ta Tb DT Dimensiones de tubería calibre 40

º F Hr / BTU Diametro Dimensiones en pies (ft)

0.001313 220.00 220.00 0.002 Nominal Di

0.001291 220.00 220.00 0.002 1 0.0071

4.762044 220.00 211.95 8.046 1.5 0.1342

0.000078 211.95 211.95 0.000 2" 0.1723

0.591861 211.95 60.00 1.000 2.5 0.2058

5.356588 Total 160.000 3 0.2557

4" 0.3355

6 0.5054

0F 0F 0F

0F 0F 0F




Ri De Re

0.4785 1.3200 0.6600

0.0625 0.1583 0.0792

0.0808 0.1983 0.0992

0.0968 0.2400 0.1200

0.1208 0.2917 0.1458

0.1594 0.3750 0.1875

0.2400 0.5521 0.2760



Ri De Re

0.0036 1.3200 0.6600

0.0671 0.1583 0.0792

0.0861 0.1983 0.0992

0.1029 0.2400 0.1200

0.1278 0.2917 0.1458

0.1677 0.3750 0.1875

0.2527 0.5521 0.2760

5. Determine las pérdidas de frío a través de las paredes metálicas en aceroinoxidable 304 de un tanque, de fondo cónico, cuerpo cilíndrico y tapa planaacuerdo a los datos siguientes

5Diámetro cuerpo cilíndrico 1,00 mAltura cuerpo cilíndrico 1,10Angulo de conicidad 70ºEspesor de la lámina 2 mmTemperatura interior -2°CCoeficiente de película interior 6 Kcal/hr m2 °CTemperatura exterior 35°CCoeficiente exterior 12 Kcal/hr m2 °C.Realice un dibujo de cada una de las partes del tanque.Se debe establecer el formulismo de flujo de calor en paredes cónicas.

hoja de calculo

CAPA MATERIAL

ESPESOR (m)(hr*ft*F/Btu)

1 acero 0.002 0.500 62 pared del cilindro 0.502 12

0.55

h m 1.1L del lado m 1.42

r(m)

h ( Kcal/hr m2 °C)

RT = 1/(2πr1Lha) +

ln (r2/r1)/(2πKL) + 1/(2πr2Lhb)

1 m

h=6 Kcal/hrm2⁰CT= -2⁰C

h= 1.10 m

70 ⁰C

2mm

T= -35⁰Ch=12 Kcal/hrm2⁰C

(hr*ft*F/Btu)40 -2

35 0.7854 58119637 67.07 2417.90 583680.97

K(Kcal /hr m

°C) ⁰T

(⁰C)A =∏r2

(m2)∆T

(⁰C)q=K∆T/xKcal/hr

q=∆T/RT(Kcal/hr)

Q = (π*K*ΔT)/(2*l*(arctg (2r2 + l)/l + arctg (2r1 + l)/l)

perdidas de calor (Kcal/hr)

EJERCICIO 5Determine las perdidas de frio a traves de las paredes metalicas en acero inoxidable 304 de un tanque , de fondo conico , cuerpo cilindrico y tapa plana de acuerdo a los siguientes datos Diametro cuerpo cilindrico 1,00maltura cuerpo cilindrico 1,10angulo de conicidad 70°espesor de la lamina 2mmtemperatura del interior -2°CCoheficiente de pelicula interior 6Kcal /hrm2°CTemperatura exterior 35°CCoheficiente exterior 12Kcal /hrm2°CRealice un dibujo de cada una de las partes del tanque . Se debe establecer el formulismo de flujo de calor en paredes conicas.

PRESENTACION DATOS

TAPA

CAPA MATERIAL K h ESPESOR RESISTENCIA Ta


1 Ambiente exterior 12 35

2 Lamina metalica 0.002

3 Ambiente interior 6

Total

Diámetro 0.5 m

Area


CUERPO CILINDRICO

CAPA MATERIAL K h R. Int. ESP. R. ext.

Kcal/hr m ºC m m m


2 Lamina metalic 0 0.002

3 ambiente interior 6

Longitud m

Area interior

Area exterior


FONDO CONICO

CAPA MATERIAL K h R. Int. ESP. R. ext.

Kcal/hr m ºC m m m


2 Lamina metalic 0 0.002

3 ambiente interior 6

Angulo conicidad

Kcal/hr m2 ºC 0C

m2

Kcal/hr m2 ºC

m2

m2

Kcal/hr m2 ºC

Area interior

Area exterior


TAPACAPA MATERIAL K h ESPESOR RESISTENCIA Ta

Kcal/hr m ºC Kcal/hr m2 º m hr ºC / Kcal 0C1 Ambiente exterior 12 0.1061033 302 Lamina metal 37.205 0.002 6.84445E-05 19.66888813 Ambiente exterior 6 0.21220659 19.6622238

Total 0.31837833Diámetro 1 mArea 0.78539816 m2FLUJO DE CA 97.3684356 Kcal/hr

CUERPO CILINDRICOCAPA MATERIAL K h R. Int. ESP. R. ext. Kcal/hr m ºC Kcal/hr m2 º m m m

1 Ambiente exterior 122 Lamina metal 37.205 0.5 0.002 0.5023 Ambiente exterior 6

Longitud 1.1 mArea interior 3.45575192 m2Area exterior 3.46957493 m2FLUJO DE CA 512.703021 Kcal/hr

FONDO CONICOCAPA MATERIAL K h R. Int. ESP. R. ext. Kcal/hr m ºC Kcal/hr m2 º m m m

1 Ambiente exterior 122 Lamina metal 37.205 0.5 0.002 0.5023 Ambiente exterior 6

Angulo conic 75Angulo conic 1.30899694Semiangulo 0.65449847Seno semiang 0.60876143Area interior 1.29015757 m2Area exterior 1.30049947 m2FLUJO DE CA 191.940297 Kcal/hrFLUJO TOTAL DE CALOR 802.011754

m2

m2

Determine las perdidas de frio a traves de las paredes metalicas en acero inoxidable 304 de un tanque , de fondo conico , cuerpo cilindrico y tapa plana de acuerdo a los siguientes datos

Realice un dibujo de cada una de las partes del tanque . Se debe establecer el formulismo de flujo de calor en paredes conicas.

Tb DT

-2

Total

Ln Re/Ri RESISTENCIA Ta Tb DT

hr ºC / Kcal

35.00

-2

Total Total

Ln Re/Ri RESISTENCIA Ta Tb DT

hr ºC / Kcal

35.00

-2

Total Total

0C 0C

0C 0C 0C

0C 0C 0C

Tb0C 0C19.6688881 10.331111919.6622238 0.00666434

-1 20.6622238Total 31

Ln Re/Ri RESISTENCIA Ta Tb ∆Thr ºC / Kcal 0C 0C 0C0.02411439 35 22.6364818 12.3635182

0.00399202 1.55245E-05 22.6364818 22.6285223 0.007959480.04803662 22.6285223 -2 24.6285223

Total 0.07216653 Total 37

Ln Re/Ri RESISTENCIA Ta Tb ∆Thr ºC / Kcal 0C 0C 0C0.06459159 35 22.6022703 12.3977297

0.00399202 2.07916E-05 22.6022703 22.5982796 0.003990750.12815589 22.5982796 -2 24.5982796

Total 0.19276828 Total 37

∆T

CAPA MATERIAL

ESPESOR (m)(hr*ft*F/Btu)

1 acero 0.002 0.500 62 pared del cilindro 0.502 12

0.55Ambiente exteriorLamina de acero 0.008Aislamiento 0.0076

h m 1.1L del lado m 1.42

Establezca las pérdidas si el tanque se recubre con aislamiento en poliuretanode 3” de espesor y luego una lamina en acero inoxidable de 0,8 mm deespesor.

r(m)

h ( Kcal/hr m2

°C)

RT = 1/(2πr1Lha) + ln

(r2/r1)/(2πKL) + 1/(2πr2Lhb)

1 m

h=6 Kcal/hrm2⁰CT= -2⁰C

h= 1.10 m

70 ⁰C

2mm

T= -35⁰Ch=12 Kcal/hrm2⁰C

Aislante

40 -235 0.7854 581196

37 67.07 2417.90 583680.97

37.2050.0491 0.7885416 37 135686.817

K(Kcal /hr m

°C) ⁰T

(⁰C)A =∏r2

(m2)∆T

(⁰C)q=K∆T/xKcal/hr

q=∆T/RT(Kcal/hr)

Q = (π*K*ΔT)/(2*l*(arctg (2r2 + l)/l + arctg (2r1 + l)/l)

perdidas de calor (Kcal/hr)

6- Establezca las pérdidas si el tanque se recubre con aislamiento en poliuretano de 3” de espesor y luego una lamina en acero inoxidable de 0,8 mm de espesor

PRESENTACION DATOS

TAPACAPA MATERIAL K h ESPESOR RESISTENCIA



2 Lamina metalic 37.205 0.002

3 Aislamiento 0.080

4 Lámina metalica 0.0080


Total

CUERPO CILINDRICOCAPA MATERIAL K h R. Int. ESP.

Kcal/hr m ºC m m


2 Lamina metalic 37.205 0.500 0.002

3 Aislamiento 0.080



Longitud m

Area interior

Area exterior


FONDO CONICOCAPA MATERIAL K h R. Int. ESP.

Kcal/hr m ºC m m


2 Lamina metalic 37.205 0.500 0.002

3 Aislamiento 0.080



Angulo conicidad

Area interior

Area exterior

Kcal/hr m2 ºC

Kcal/hr m2 ºC

m2

m2

Kcal/hr m2 ºC

m2

m2


SOLUCION DEL PROBLEMATAPACAPA MATERIAL K h ESPESOR RESISTENCIA


1 Ambiente exterior 10 0.3399

2 Lamina metalic 37.205 0.002 0.0002

3 Aislamiento 0.0491106 0.076 5.2746

4 Lámina metalic 37.205 0.0080 0.0007

5 Ambiente exterior 8 0.4249

Total 6.0404

Diámetro 0.612 m

Area 0.294

FLUJO DE CA 5.1321 Kcal/hr

CUERPO CILINDRICOCAPA MATERIAL K h R. Int. ESP.

Kcal/hr m ºC m m


2 Lamina metalic 37.205 0.500 0.002

3 Aislamiento 0.0491106 0.502 0.076

4 Lámina metalic 37.205 0.578 0.0080


Longitud 2.013 m

Area interior 6.324

Area exterior 6.349


FONDO CONICOCAPA MATERIAL K h R. Int. ESP.

Kcal/hr m ºC m m


2 Lamina metalic 37.205 0.610 0.002

3 Aislamiento 0.0491106 0.612 0.076

4 Lámina metalic 37.205 0.688 0.0080


Angulo conicid 75

Angulo conicid 1.309

Semiangulo 0.6545

Seno semiangu 0.6088

Area interior 1.9203

Area exterior 1.9329


FLUJO TOTAL DE CALOR 176.44

FLUJO TOTAL DE CALOR 802.011754

Kcal/hr m2 ºC

m2

Kcal/hr m2 ºC

m2

m2

Kcal/hr m2 ºC

m2

m2

6- Establezca las pérdidas si el tanque se recubre con aislamiento en poliuretano de 3” de espesor y luego una lamina en acero inoxidable de 0,8 mm de espesor

Ta Tb DT

30

-1

Total

R. ext. Ln Re/Ri RESISTENCIA Ta Tb DT

m hr ºC / Kcal

30.00

0.502

-1

Total Total


m hr ºC / Kcal

30.00

0.502

-1

Total Total

0C 0C 0C

0C 0C 0C

0C 0C 0C

Ta Tb DT

30.000 28.255 1.745

28.255 28.254 0.001

28.254 1.185 27.070

1.185 1.181 0.004

1.181 -1.000 2.181

Total 31.000


m hr ºC / Kcal

0.01581 30.00 28.14 1.863506437

0.502 0.003992021 0.00001 28.14 28.14 0.000999752

0.578 0.14131971 0.22751 28.14 1.32 26.81194986

0.586 0.013741199 0.00003 1.32 1.32 0.003441313

0.01969 1.32 -1.00 2.320102635

Total 0.26305 Total 31.00


m hr ºC / Kcal

0.05208 30.00 27.22 2.78414898

0.612 0.003273325 0.00002 27.22 27.21 0.000911465

0.688 0.117347211 0.46301

0.696 0.011557482 0.00006

0.06467 27.21 -1.00 3.457477077

Total 0.579838 Total 31.00

0C 0C 0C

0C 0C 0C

0C 0C 0C

agua.

Hoja de calculo

CAPA MATERIAL

r (m) T (ºC)

tomates 0.03 600

agua 1000 0.001 600 90 15

L ft 10

El tiempo de escaldado es de 0,03 hr.

7. Determine el tiempo de escaldado para tomates de 6 cm promedio dediámetro que se introducen en agua a 90°C. La temperatura de escaldado esde 72°C y el coeficiente de película del agua caliente es de 600 Kcal/hr m2 °C.Se pueden tomar las propiedades termodinámicas del tomate como las del

Densidad(Kg/m3)

Cp (Kcal/KgºC)

K (Kcal/hrm2

ºC) Tº inicial

(ºC)

EJERCICIO 7Determine el tiempo de escaldado para tomates de 6cm promedio de diametro que se introduce en agua a 90°C. La temperatura de escaldado es de 72°C y el coheficiente de pelicula del agua caliente es de 600 Kcal /hrm2 °C. S epueden tomar las propiedades termodinamicas del tomate como las del agua.

SIMB.

r

Ta

Ts

Tb

72 0.24 0.0006 0.00000018 0.03Bi

Numero de BiotBi*

1/ Bi

Fo

ti

Tiempo te

ESCALDADO DE TOMATEPARAMETROS

Densidad tajada

Calor Especifico fruta

Conductividad térmica

Difusividad térmica

Radio promedio

Coeficiente película

Temperatura ambiente

Tº final (ºC)

Tº promed=(T-Tf)/(T-Ti)

(ºC)

Difusividad termica

α=K/dCp(m2h) Fº= αt/L2

t=FºL2/α(hr)

Temperatura del agua

Temperatura de escaldado(superficie)

Relacion de Temperaturas

Numero de Biot

Inverso del Número de Biot

Numero de Fourier

Tiempo de Escaldado

6 cm diametro

Determine el tiempo de escaldado para tomates de 6cm promedio de diametro que se introduce en agua a 90°C. La temperatura de escaldado es de 72°C y el coheficiente de pelicula del agua caliente es de 600 Kcal /hrm2 °C. S epueden tomar las propiedades termodinamicas del tomate como las del agua.

UNID FUENTE VALOR

Kg / m3 Dato 1000

kcal/kg ºC Dato 1

Kcal/hr m ºC Dato 0.5

m/hr Cálculo0.0005000

m Dato 0.03

Dato 600

ºC Dato 15.0

ºC Dato 92

ºC Dato 72

Cálculo 0.260

Cálculo 18

Cálculo 36

Cálculo 0.056

Grafica 0.03

hr Cálculo 0.054

s Cálculo 194.4

Kcal/hr m2 ºC

Determine el tiempo de escaldado para tomates de 6cm promedio de diametro que se introduce en agua a 90°C. La temperatura de escaldado es de 72°C y el coheficiente de pelicula del agua caliente es de 600 Kcal /hrm2 °C. S epueden tomar las propiedades termodinamicas del tomate como las del agua.

CAPA MATERIAL K h

1 Ambiente exterior 0 12

2 Ladrillo 6

3 Ladrillo refractario 0.07

4 Ambiente interior 0 6

Determine el verdadero valor del coeficiente de trasferencia calor para aire encontacto externo en contacto con el ladrillo del cuarto frio en el problema 1. Tomecomo temperatura del aire 10°C y calcule el flujo de calor a través de las paredes.Es de notar que los coeficientes de película tomados en el problema 1, fueronsupuestos.

(Kcal/hrm2ºC) ( Kcal/hr m2 °C)

Espesor Resistencia Ta Tb

m hr ºC / Kcal ºC ºC ºC

0.083 30 27.61 2.39 28.79518072289

0.06 0.01 27.61 27.33 0.28 28

0.06 0.857 27.33 2.77 24.56 28.65810968495

0.16 2.77 10 -7.23 -45.1875

Determine el verdadero valor del coeficiente de trasferencia calor para aire encontacto externo en contacto con el ladrillo del cuarto frio en el problema 1. Tomecomo temperatura del aire 10°C y calcule el flujo de calor a través de las paredes.Es de notar que los coeficientes de película tomados en el problema 1, fueron

∆T Coeficiente de transferencia

q = ΔT/Rt(hrºC/Kcal)

∆T 2,39

∆T 0,28

∆T -7.23

Punto 8

Refractario (c 24ladrillo (cm) 12Ta (ºC) -2Tb (ºC) 10

Capa Material Espesor (m)

1 18 0.056

2 Refractario 0.07 0.24 3.429

3 ladrillo 6 0.12 0.020

4 8 0.125

3.629

-3.31

K (Kcal /hr m ºC)

h (Kcal /hr m2 ºC)

Ambiente int

Ambiente Ext

Resistencia total = (RT)

Flujo de calor

(kcal/hm2)

q = ∆T/RT

Ta Tb ∆T

-2 -1.8 -0.18

-1.8 9.5 -11.3

9.5 9.6 -0.1

9.6 10.0 -0.41

10

Total -12

9. Determine el coeficiente de película en tubos horizontales de 1” de diámetroexterior para el ambiente de atmósfera modificada de CO2 a –20°C. Latemperatura de la pared del tubo es de –45°C. Nota emplear el respectivonomograma.

1"= 60,96 ft

CAPA MATERIAL T (ºC)

q (J/KgºC)

1 Tubo 7.98 -45

2 -20 850-25

Area (m2)ΔT(ºC)

CO2

el coeficiente de pelicula en los tubos es de 4,26 J/Kgm2

1"

H=?

Tº CO2= -20ºC

Tº=-45ºC

EJERCICIO 9Determine el coheficiente de pelicula en tubos horizontales de 1"de diametro exterior para el ambiente de atmosfera modificada de CO2 a -20°C . La temperatura de la pared del tubo es de -45°CNota emplee el respectivo nomograma

PARAMETRO SIMBOLO12

ºC, ºF -20 -4Temperatura ºC, ºF -45 -49Diámetro tub pulg 1Presión atm. 1Diferencial de temperatura 45Temperatura media -26.5

45Coeficiente de película 0.8Coeficiente de película 0.8

4.26

Número del CO2

Temperatura CO2

P2DT/do

h = q/AΔT)(J/kgm2)

Determine el coheficiente de pelicula en tubos horizontales de 1"de diametro exterior para el ambiente de atmosfera modificada de CO2 a -20°C . La temperatura de la pared del tubo es de -45°C

EJERCICIO 10Calcule el coheficiente de pelicula para la leche que fluye por una tuberia de diametro exterior de 1",calibre 80 a 2°C a una velocidad de 1m/s2. Densidad de la leche 1,012kg/lt, viscosidad de 50 centipoises y conductividad termica 0,3BTU/hr ft °F

Parametro Simb. Unid. Fuente Proc. Valor

Tubería, diá D pulgadas 1 Calibre 80 Longitud L metros, pies 1 3.28 Diámetro i Di pies 0.080 relación D/L 0.0243Leche

TemperaturT 2 36 Velocidad v m/s ft/s 1 3.28 Densidad r 1.03 64.27 Conductivi k 0.38 0.00010667 Viscosidad m centipoises, lb/ft s 20 48.4 0.01344 Calor espec Cp 1.0Numero de PrPrandlt 126.04Número de R Reynolds 1251Número de NuNusselt 29.11Coeficiente d h 140.2

Factor de Col jh 5.6Coeficente de película 135.2

ºC, o F

lb /ft3

BTU / hr ft o F

BTU / lb o F

BTU / hr ft2 o F

Calcule el coheficiente de pelicula para la leche que fluye por una tuberia de diametro exterior de 1",calibre 80 a 2°C a una velocidad de 1m/s2. Densidad de la leche 1,012kg/lt, viscosidad de 50 centipoises y conductividad termica 0,3BTU/hr ft °F


Diametro Dimensiones en pies (ft)

Nominal Di Ri De Re1 0.9570 0.4785 1.3200 0.6600

1.5 0.1250 0.0625 0.1583 0.07922" 0.1616 0.0808 0.1983 0.0992

2.5 0.1936 0.0968 0.2400 0.12003 0.2417 0.1208 0.2917 0.14584" 0.3188 0.1594 0.3750 0.18756 0.4801 0.2400 0.5521 0.2760

Calcule el coheficiente de pelicula para la leche que fluye por una tuberia de diametro exterior de 1",calibre 80 a 2°C a una velocidad de 1m/s2. Densidad de la leche 1,012kg/lt, viscosidad de 50 centipoises y conductividad termica 0,3BTU/hr ft °F

11. Determine las pérdidas de “frío” para el uní tanque referido en el problema Nº6,que contiene vino a –0°C. El aire ambiente en época de verano llega a 35°C.

HOJA DE CALCULO

CAPA MATERIAL Espesor (m) T (ºC)

1 poliuretano 0.082 acero inox. 0.008

vino 0 26.75ambiente 35

35 1.31

La perdida de frio fue de 1,31 Kcal/hrºC

ΔT(ºC)

RThrmºC/Kcal

q = ΔT/Rt(hrºC/Kcal)

T=35ºC

3"

8 mm

T=-0ºcT=-0ºc

11. Determine las pérdidas de “frío” para el uní tanque referido en el problema Nº6, que contiene vino a –0°C. El aire ambiente en época de verano llega a 35°C.

ΔT = (35 – 0) = 35 °CSi tiene las mismas capas Rt = 27.223 hr °C/Kcal

Q = ΔT/Rt = 35°C /27.223 hr °C/Kcal

Q = 1.28 Kcal/hr

PARAMETRO UNID. Agua

Diametro interno tanque m Dato

Altura m,ft Dato

Espesor camisa m Dato

Canal de la camisa m

Area de flujo Dato

Diametro equivalente càmisa Dato

Temp. inicial ºC Dato 0Temp final ºC 2Gradiente temperatura ºC 2Caida media logaritmica ºC, ºF

Tiempo hr

Volumen tanque Cálculo

Camara libre

Volumen leche

Densidad leche

Peso leche kg

Calor especifico leche kcal/kg º C 1 1Calor a retirar Kcal 1

12.Establezca el área de refrigeración de una camisa para enfriar leche. La camisatiene 1 cm de espesor el tanque que almacena la leche tiene un diámetro interno 2m y altura 3,5 m. por la camisa circula aire frio a 0°C y la leche debe ser enfriadade 12 a 4 °C, en un término de 10 horas. Considere una cámara libre del 20%.

m3

m3

kg/m3

A=?

h= 3.5h= 3.5 m

d= 2m

T RECIBO LECHE= 12 ºC

T ENFRIADO

LECHE= 4 ºC

Calor a retirar Kcal/hr, BTU/hr

Maxima àrea de refrigeraciòn

Viscosidad cp, lb/ft hr 10 24.2Conductivida termica 0.33Flujo de agua kg/hr 3443Flujo màsico 17214671.1Reynolds 9485Prandlt 73.33Grassoff leche

Gr * Pr

Nusselt 146.255652Coeficiente de pelicula 3619.82739Factor de incrustacciòn

Coeficiente global

Area de transferencia

m2

kg/hr m2

Camisa Leche

23.5 11.48

0.010.02

0.00020.0133

1248

5.58 10.0510

10.9960.200

8.796103090600.95

68858.68

12.Establezca el área de refrigeración de una camisa para enfriar leche. La camisatiene 1 cm de espesor el tanque que almacena la leche tiene un diámetro interno 2m y altura 3,5 m. por la camisa circula aire frio a 0°C y la leche debe ser enfriadade 12 a 4 °C, en un término de 10 horas. Considere una cámara libre del 20%.

12. Establezca el área de refrigeración de una camisa para enfriar leche. La camisa tiene de 1 cms, de espesor, El tanque que almacena leche tiene un diámetro interno de 2 metros y altura de 3,50 metros. Por la camisa circula agua fría a 0°C y la leche debe ser enfriada de 12 a4°C en un término de 10 horas. Considere

una cámara libre del 20%.

Cp de la leche = 0.95 Kcal/Kg °Cρ de la leche = 1030 kg/ m3

Volumen del tanque = 2*π*r2*hV = 2 *3.1416*1m2 *3.5 m = 21.99 m3

El volumen libre es del 20%, de leche hay = 21.99 m3*20/100 = 4.398 m3V = (21.99 - 4.398) m3

V = 17.592m3El balance de calor a esta masa de leche:

Masa = 17.592m3 * 1030 kg/ m3 = 18119.76 Kg de lecheCantidad de calor a remover:

Q = m * Cp * ΔTtQ = 18119.76 Kg * 0.95 Kcal/Kg °C*( 8 °C)

Q = 137710 KcalComo el tanque es de forma cilíndrica: como no hay coeficientes asumo a U.

U = 120 Kcal/hr*°C*m2q/A = U*ΔT

A = (q/U*ΔT) = 137710 Kcal/ (120(Kcal/hr*°C*m2) *(8 °C))A = 143.44 m2 .

6885.8684418 27324.8721.99 72.15

30 72.60.3

22.937.50E+09

1.7195E+11778.5

20.30.02

14.400188.890


una cámara libre del 20%.

Cp de la leche = 0.95 Kcal/Kg °Cρ de la leche = 1030 kg/ m3

Volumen del tanque = 2*π*r2*hV = 2 *3.1416*1m2 *3.5 m = 21.99 m3

El volumen libre es del 20%, de leche hay = 21.99 m3*20/100 = 4.398 m3V = (21.99 - 4.398) m3

V = 17.592m3El balance de calor a esta masa de leche:

Masa = 17.592m3 * 1030 kg/ m3 = 18119.76 Kg de lecheCantidad de calor a remover:

Q = m * Cp * ΔTtQ = 18119.76 Kg * 0.95 Kcal/Kg °C*( 8 °C)

Q = 137710 KcalComo el tanque es de forma cilíndrica: como no hay coeficientes asumo a U.

U = 120 Kcal/hr*°C*m2q/A = U*ΔT

A = (q/U*ΔT) = 137710 Kcal/ (120(Kcal/hr*°C*m2) *(8 °C))A = 143.44 m2 .


El volumen libre es del 20%, de leche hay = 21.99 m3*20/100 = 4.398 m3

Como el tanque es de forma cilíndrica: como no hay coeficientes asumo a U.

13. Encuentre el número de tubos de 1”, calibre 40, requerido para un banco dehielo, que recibe 20 metros cúbicos por hora de agua a 10 C y debeentregarla a 2°C. El tanque tiene de base 4 x 5 metros.

HOJA DE CALCULO

CAPA MATERIAL Area (m2) A total (m2) Ti (ºC) Tf (ºC)

1 tubo 1.792 tanque 20

agua 10 2

20 m3=20000Kg

11

13. Encuentre el número de tubos de 1”, calibre 40, requerido para un banco de hielo, que recibe 20 metros cúbicos por hora de agua a 10 C y debe entregarla a 2°C. El tanque tiene de base 4 x 5 metros.

Q = 20000 Kg*(1 Kcal/Kg*°C)*(10 – 2)°C = 160000 Kcal/hr.A = (4 x 5)m. = 20 m2.

At = 0.864 pul2. = 1.79 m2.Ntubos = A/At

Ntubos = (20 m2/1.79 m2) Ntubos = 11.1 tubos

No tubos (A/At)

13. Encuentre el número de tubos de 1”, calibre 40, requerido para un banco de hielo, que recibe 20 metros cúbicos por hora de agua a 10 C y debe entregarla a 2°C. El tanque tiene de base 4 x 5 metros.

Q = 20000 Kg*(1 Kcal/Kg*°C)*(10 – 2)°C = 160000 Kcal/hr.A = (4 x 5)m. = 20 m2.

At = 0.864 pul2. = 1.79 m2.Ntubos = A/At

Ntubos = (20 m2/1.79 m2) Ntubos = 11.1 tubos

Temp resistencia ºC. ºK 400 673.16Area de resistencia m 1Tiempo de residencia minutos 20

Temperatura ambiente 10 283.16Factor de visiòn 1Absortividad de la torta 0.8Calor especifico de la torta 0.9Espesor de la torta 0.1Volumen de la torta 0.1Densidad de la torta 1200Peso de la torta 120

Tiempo Flujo de calorKcal/hr

Minuto 1 776.2305528

Minuto 2 773.5847719

Minuto 3 770.7350396

Minuto 4 767.6819533

Minuto 5 764.4182788

Minuto 6 761.2957748

Minuto 7 757.6145769

Minuto 8 753.7016627

Minuto 9 749.5524979

Minuto 10 745.1614055

Minuto 11 740.5231535

Minuto 12 740.5176468

Minuto 13 735.6584962

Minuto 14 730.5137886

Minuto 15 725.1092075

Minuto 16 719.4419719

Minuto 17 713.5097725

Minuto 18 707.3110062

Minuto 19 700.8448139

Minuto 20 694.1111127

La resistencia eléctrica de un horno de panadería se encuentra en la partesuperior del mismo a una temperatura de 400°C. Asumiendo que la resistenciaforma un plano rectangular de 1 x 1m, determine el flujo de calor (minuto a minuto)que recibe durante 20 min una torta de iguales dimensiones que se encuentra a0,6 m de las resistencias y se introduce a temperatura ambiente ( T= 10°C).

Temp torta

290.35297.53304.70311.83318.23325.31332.36339.37346.35353.29353.30360.16367.01373.83380.59387.30393.96400.57407.12413.61

La resistencia eléctrica de un horno de panadería se encuentra en la partesuperior del mismo a una temperatura de 400°C. Asumiendo que la resistenciaforma un plano rectangular de 1 x 1m, determine el flujo de calor (minuto a minuto)que recibe durante 20 min una torta de iguales dimensiones que se encuentra a0,6 m de las resistencias y se introduce a temperatura ambiente ( T= 10°C).

14. La resistencia eléctrica de un horno de panadería se encuentra en la parte superior del mismo a una temperatura de 400ºC. Asumiendo que la resistencia forma un plano rectangular de 1 x 1 metro, Determine el flujo de calor ( minuto a minuto) que recibe durante 20 minutos una torta de iguales dimensiones que se encuentra a

0,6 metros de las resistencias y se introduce a temperatura ambiente (T = 10ºC).X = 0.6 m

T1= 400 ºC = 500T2= 10 ºC = 12.5

α = 1 β = 1

F = 0.07 de tabla E = Є1T4 – F21Є2T4

E = 0.566*10-7*(62500000000) – 0.56*0.566*10-7*(24414.0625)E = 3537.5 – 0.0007738 = 3537.499 W/ m2

La tasa neta de transferencia de calor:Q = E*A

Q = (3537.499 W/ m2)*1m2 = 3537.499 W

° K


0,6 metros de las resistencias y se introduce a temperatura ambiente (T = 10ºC).X = 0.6 m

T1= 400 ºC = 500T2= 10 ºC = 12.5

α = 1 β = 1

F = 0.07 de tabla E = Є1T4 – F21Є2T4

E = 0.566*10-7*(62500000000) – 0.56*0.566*10-7*(24414.0625)E = 3537.5 – 0.0007738 = 3537.499 W/ m2

La tasa neta de transferencia de calor:Q = E*A

Q = (3537.499 W/ m2)*1m2 = 3537.499 W


0,6 metros de las resistencias y se introduce a temperatura ambiente (T = 10ºC).

E = 0.566*10-7*(62500000000) – 0.56*0.566*10-7*(24414.0625)

15. Un pasterizador de leche, dispone de cuatro secciones. Dos de calentamiento,una de pasterización propiamente dicha y una de enfriamiento. Elcalentamiento inicial de la leche se hace con la leche que sale del pasterizadora 103ºC y llega a 10ºC. El calentamiento siguiente y la pasterización se llevan acabo con vapor que se condensa a 130ºC. Determine la cantidad de vaporconsumida para pasterizar 15.000 l/hr de leche que se encuentra a 2ºC.

HOJA DE CALCULO

CAPA MATERIAL

Ti (ºC) Tf (ºC)

1 leche 2 10 0.93 15002 vapor 491

x m 1.08

Cp(cal/KsºC)

ț vapor(Kcal/kg)

δ leche (l/hr)

1500 l/hr

EJERCICIO 15Un pasteurizador dispone de 4 secciones . Dos de calentamiento , una de pasteurizacion propiamente dicha y una de enfriamiento . El calentamiento inicial de la leche se hace con la leche que sale del pasterizador a 103°Cy llega a 10°C. El calentamiento sigue y la pasterizacion se lleva a cabo con vapor que se condensa a 130°C. Determine la cantidad de vapor consumida para pasterizar 1500lt/hr de leche que se encuentra a 2°C

PARAMETROS UNIDADES VALORVolumen de leche lt/hr 15000densidad de la leche kg/lt 1.03Flujo de leche kg/lt 15450Calor especifico de la leche 0.98Temperatura inicial ºC 2Temperatura de pasterizac ºC 103Temperatura de enfriamienºC 10Calor retirado Kcal/hr 1408113Temperatura salida leche fresca de 1º s 95Calor para subir a temp de Kcal/hr 121128Calor latente de cond. Del Kca/kg 539Vapor requerido kgs 224.727273

897.3 24.55

δ vapor (Kg/m3)

δ=δ leche*Cp*∆T*X/ț vapor

Un pasteurizador dispone de 4 secciones . Dos de calentamiento , una de pasteurizacion propiamente dicha y una de enfriamiento . El calentamiento inicial de la leche se hace con la leche que sale del pasterizador a 103°Cy llega a 10°C. El calentamiento sigue y la pasterizacion se lleva a cabo con vapor que se condensa a 130°C. Determine la cantidad de vapor consumida para pasterizar 1500lt/hr de leche que se encuentra a 2°C

CALENTAMIENTOMANTIENE


ENFRIA

PRESENTACION PUNTO 16Número de tubos 400Diámetro 0.5Calibre 40Acido acético 12000Coeficiente global 400Temp, de condensación a. acetico 80Temp refrigerante 20Temperatura condensación agua 92Coeficiente global 650Entalpía de condensación a. acetico Kcal/kg 96Flujo de calor 1152000Entalpia de condensación del agua Kcal/kg 636Agua a condensar 1811

Un condensador de 400 tubos que, tiene 400 tubos de diámetro y ½” calibre40, se empleaba para condensar 12000 kg/hr de acido acético (U=400 Kcal/hr m2°C). A 80 °C va a ser empleado para condensar vapor de agua (U= 650 Kcal/hrm2 °C). a 92 °C. En ambos casos se emplean refrigerante que entra a 20°C.Determine qué cantidad de vapor de agua puede ser condensada en este equipo.

Un condensador de 400 tubos que, tiene 400 tubos de diámetro y ½” calibre40, se empleaba para condensar 12000 kg/hr de acido acético (U=400 Kcal/hr m2°C). A 80 °C va a ser empleado para condensar vapor de agua (U= 650 Kcal/hrm2 °C). a 92 °C. En ambos casos se emplean refrigerante que entra a 20°C.Determine qué cantidad de vapor de agua puede ser condensada en este equipo.

trabajo colaborativo n2 problemas grupo 301219 5 (1)

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