TALLER EJERCICIOS DE TRANSFERENCIA DE CALORTEMA: INTERCAMBIADORES DE CALOR

INTERSEMESTRAL TRANSFERENCIA DE CALORPROGRAMA QUÌMICA INDUSTRIAL

FECHA DE ENTREGA: MÀXIMO MARTES 8 DE JULIO

5. Se va a enfriar etilenglicol (cp = 2 560 J/kg · °C) 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 = 4 180 J/kg · °C) 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/m2 · °C. Determine a)la razón de la transferencia de calor, b) el gasto de masa del agua y c) el área superficial de transferencia de calor del lado interior del tubo.

6. Agua (cp = 4 180 J/kg · °C) entra a 17°C y a razón de 3kg/s a un intercambiador de calor de tubo doble y a contraflujoque tiene un tubo con un diámetro interno de 2.5 cm. Esta agua se calienta por medio de vapor de agua en condensación a 120°C (hfg _= 2 203 kJ/kg) en el casco. Si el coeficiente de transferencia de calor total del intercambiador es de 1 500 W/m2 · °C, determine la longitud del tubo requerido para calentar el agua hasta 80°C.

7. Agua fría (cp = 4 180 J/kg · °C) que se dirige a una regadera entra en un intercambiador de tubo doble, de pared delgada y a contraflujo a 15°C, a razón de 1.25 kg/s, y se calienta hasta 45°C por medio de agua caliente (cp _= 4 190 J/kg · °C) que entra a 100°C y a razón de 3 kg/s. Si el coeficiente de transferencia de calor total es de 850 W/m2 · °C, determine la razón de la transferencia de calor y el área superficial de transferencia del intercambiador.

8. Se usa un intercambiador de calor de tubos y coraza con dos pasos por la coraza y ocho pasos por los tubos para calentar alcohol etílico (cp _= 2 670 J/kg · °C) en los tubos, de 25°C hasta 70°C, a razón de 2.1 kg/s. El calentamiento se va a realizar por medio de agua (cp = 4 190 J/kg · °C) que entra por el lado del casco a 95°C y sale a 45°C. Si el coeficiente de transferencia de calor total es de 950 W/m2 · °C, determine el área superficialntercambiador.

9. Determinar el área de intercambio térmico que se necesita para que un intercambiador de calor construidocon un tubo de 25,4 mm de diámetro exterior, enfríe 6,93 kg/seg de una solución de alcohol etílico al95 por % , cp=3.810 Joules/kg°K, desde 65,6°C hasta 39,4°C, utilizando 6,3 kg de agua por segundo a 10°C.Se supondrá que el coeficiente global de transferencia térmica basado en el área exterior del tubo es de 568W/m°C.

El problema se realizará en los siguientes supuestos. Osea calcule el área en cada caso y compárelas:

a).Carcasa y tubo con flujos en equicorrienteb) Carcasa y tubo con flujos en contracorriente

- EJERCICIOS MÈTODO DE EFECTIVIDAD NTU

10. Aceite caliente (cp = 2 200 J/kg · °C) se va a enfriar por medio de agua (cp = 4 180 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.

11. Agua fría (cp _= 4 180 J/kg · °C) que se dirige a una regadera entra en un intercambiador de tubo doble, de pared delgada y a contraflujo a 15°C, a razón de 0.25 kg/s, y se calienta hasta 45°C por medio de agua caliente (cp _= 4 190 J/kg · °C) que entra a 100°C a razón de 3 kg/s. Si el coeficiente de transferencia de calor total es de 950 W/m2 · °C, determine la razón de la transferencia de calor y el área superficial de transferencia del intercambiador aplicando el método de la e-NTU.

12. Para enfriar aceite se desea utiliza un intercambiador de doble tubo a Contracorriente. El tubo interior de cobre tiene un diámetro interior de 25 mm y un espesor de 1 mm. El diámetro interior del tubo exterior es de 45 mm. El aceite fluye por el exterior con un caudal de 0.1 kg/s y el agua por el interior a razón de 0.2 kg/s. Si la temperatura de entrada del agua es 30ºC y la del aceite 100ºC. Calcular la longitud del intercambiador para enfriar el agua hasta una temperatura de 60ºC.Nota: Coeficiente global de transferencia referido al área exterior Ue=42W/(m²K)

Utilice los dos métodos vistos en clase: LMTD Y NTU