Ejercicios de Transferencia

11-41. Se dice que un intercambiador de calor en contraflujo tiene un coeficiente total de transferencia de calor de 284 W/m2·K cuando opera en condiciones de limpieza y diseño. Un fluido caliente ingresa al tubo a 93ºC y sale a 71ºC, mientras que un fluido frío ingresa a la coraza a 27ºC y sale a 38ºC. Después de un periodo de uso, se acumulan depósitos en el intercambiador de calor, lo que produce un factor de incrustación de 0.0004 m 2· K/W. Si el área de transferencia es de 93 m 2, determine a) la razón de transferencia de calor en el intercambiador de calor y b) la razón de flujo de masa para los fluidos caliente y frío. Asuma que los fluidos caliente y frío tienen un calor específico de 4.2 kJ/kg · K.

U= 284 w/m2.k Fluido caliente Entra: 93 °C Sale: 71°C R: 0.000 4 m2.k/w

∆ T 1=Th, ent −Tc , sal=93 ° C−38° C=55 °C

∆ T 2=Th , sal−Tc , ent=71 ° C−27 ° C=44 ° C ∆ Tml=

∆ T 1−∆T 2 55 ° C−44 ° C = ∆T 1 55 ° C ln( ) ln( ) ∆T 2 44 ° C

∆ Tml=49.3 ° C

U=

1 w =284 .k 1 1 m2 + ho h 1

Fluido frio Entra: 27°C Sale: 38°C A: 43 m2

1 1 −3 + =3.5211 x 10 m2. k /w ho h 1 U=

1 1 1 + R ho h 1

U=255.03

=

1 k −3 3.5211 x 10 m 2. +0.000 4 m2. k / w w

w m2. k

´ Q=UAs ∆ Tm l ´ Q=255.03

w ∗93 m 2∗49.3° C m2. k

´ Q=1169.3 kw b) flujo caliente

−1169.3 kw=mCp ´ ∆T

−1169.3 kw kg =m=12.65 ´ kj s 4.2 ( 71−93 ) ° C kg . k Flujo frio

m= ´

1169.3 kw kg =m=25.31 ´ kj s 4.2 ( 38−27 ) ° C kg . k

11-46. Se usa un intercambiador de calor de casco y tubo para calentar 10 kg/s de aceite (cp _ 2.0 kJ/kg · K), desde 25°C hasta 46°C. El intercambiador es de un paso por el casco y de 6 pasos por el tubo. Entra agua por el lado del casco a 80°C y sale a 60°C. Se estima que el coeficiente total de transferencia de calor es 1 000 W/m2 · K. Calcule la razón de la transferencia de calor y el área de transferencia de este último.

´ [m Q= ´ Cp ( Tsal−T ent ) ] aceite=¿