Ejercicios de Transfer en CIA de Calor

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 * λ v = 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 .

m = v

12 .000 * 979 + 20 .000 (197 −100 ) 887 ,48

mv = 15.446 lb/h

flujo del vapor de calefacción

c) Economía E=

Vaporprodu cido 12 .000 = vapordecal efacción 15 .446

E = 0,78

d) Superficie de calefacción 1

Q = U*A*∆ T ∆ T = 260-197 Q = 250

BTU * A( pie ) * ( 260 − 197 )º F pie h º F 2

2

Q = 13.708.000 BTU/h A=

13 .708 .000 = 884 pie 250 ( 260 −197 )

2

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. 2. 3. 4. .

Puré de tomate a 20ºC Vapor saturado a 220ºC Puré de tomate a 80ºC Agua líquida a 220ºC(condensado) .

m c ∆t = m * λ a

p

v

v

;

λ = 446 Kcal/Kg

2

2000*1,09 0,85(80-20) = mv* 446 .

m = 249 ,28 v

Kg h

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/m2s 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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