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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
DOUGLAS ELIAS AMAYA SIERRA
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
2 Ladrillo refractari
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
2 Ladrillo refractari
3 ladrillo
4 Ambiente exterior
AREA
FLUJO DE CALOR
Temperatura de la interfase
CALCULO FLUJO DE CALOR
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.
DOUGLAS ELIAS AMAYA SIERRA
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
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
K h ESPESOR RESISTENCIA Ta Tb DT
Kcal/hr m ºC m hr ºC / Kcal
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
CALCULO FLUJO DE CALOR
Kcal/hr m2 ºC 0C 0C 0C
Kcal/hr m2 ºC 0C 0C 0C
K h ESPESOR RESISTENCIA Ta Tb DT
Kcal/hr m ºC m hr ºC / Kcal
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
CALCULO FLUJO DE CALOR
K h ESPESOR RESISTENCIA Ta Tb DT
Kcal/hr m ºC m hr ºC / Kcal
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.
Kcal/hr m2 ºC 0C 0C 0C
Kcal/hr m2 ºC 0C 0C 0C
R1 R2 R3 R4
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
Material M
ConductividadK
Espesor x
Temperatura ATa
Temperatura Tb
Diferencia o DT
CIRCUITO TERMICO
Resistencia termica R
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
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
FLUJO DE CALOR Kcal/hr
RESOLUCION PROBLEMA Primer Paso
CAPA MATERIAL K h ESPESOR RESISTENCI
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
Kcal/hr m ºC Kcal/hr m2 ºC
4 Ambiente inter ------ 18 ----- 0.056
Total 1.048
AREA 1 m2
FLUJO DE CALOR Kcal/hr
RESOLUCION PROBLEMA Segundo paso
CAPA MATERIAL K h ESPESOR RESISTENCI
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
CAPA MATERIAL K h ESPESOR RESISTENCI
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
Kcal/hr m ºC Kcal/hr m2 ºC
Kcal/hr m ºC Kcal/hr m2 ºC
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
DOUGLAS ELIAS AMAYA SIERRA
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
CAPA MATERIAL K h R. Int. ESP.
m m
1 Jarabe 45.0
2 Tuberia Acero 38.00 0.0234 0.0018
3 Aire 12.0 0.0252
Kcal/hr m ºC Kcal/hr m2 ºC
Kcal/hr m ºC Kcal/hr m2 ºC
∆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
CAPA MATERIAL K h R. Int. ESP.
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
Flujo de calor Kcal/hr
Resolución problema Nº 3
CAPA MATERIAL K h R. Int. ESP.
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
Kcal/hr m ºC Kcal/hr m2 ºC
m2
m2
Kcal/hr m ºC Kcal/hr m2 ºC
Area de Transf 3.68
Area de Transf 12.10
Flujo de calor Kcal/hr 47.2147
Resolución problema eliminando las resistencias de los metales.
CAPA MATERIAL K h R. Int. ESP.
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
Flujo de calor Kcal/hr 47.2152
m2
m2
Kcal/hr m ºC Kcal/hr m2 ºC
m2
m2
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
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
m hr ºC / Kcal °C °C °C
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
m hr ºC / Kcal °C °C °C
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
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
Dimensiones de tubería calibre 80
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
Dimensiones de tubería calibre 40
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
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
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
Flujo de calor Kcal/hr
Resolución problema Nº 3
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
Flujo de calor Kcal/hr
Resolución problema eliminando las resistencias de los metales.
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
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
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
Resolución problema Nº 3
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
Resolución problema eliminando las resistencias de los metales.
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
Kcal/hr m ºC Kcal/hr m2 ºC
Kcal/hr m ºC Kcal/hr m2 ºC
Kcal/hr m ºC Kcal/hr m2 ºC
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
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
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
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
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
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
Dimensiones de tubería calibre 80
Dimensiones en pies (ft)
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
Dimensiones de tubería calibre 40
Dimensiones en pies (ft)
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
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
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
Kcal/hr m ºC m hr ºC / Kcal
1 Ambiente exterior 12 35
2 Lamina metalica 0.002
3 Ambiente interior 6
Total
Diámetro 0.5 m
Area
FLUJO DE CALOR Kcal/hr
CUERPO CILINDRICO
CAPA MATERIAL K h R. Int. ESP. R. ext.
Kcal/hr m ºC m m m
1 Ambiente exterior 12
2 Lamina metalic 0 0.002
3 ambiente interior 6
Longitud m
Area interior
Area exterior
FLUJO DE CALOR Kcal/hr
FONDO CONICO
CAPA MATERIAL K h R. Int. ESP. R. ext.
Kcal/hr m ºC m m m
1 Ambiente exterior 12
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
FLUJO DE CALOR Kcal/hr
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
Kcal/hr m ºC m hr ºC / Kcal
1 Ambiente exterior 12
2 Lamina metalic 37.205 0.002
3 Aislamiento 0.080
4 Lámina metalica 0.0080
5 Ambiente exterior 6
Total
CUERPO CILINDRICOCAPA MATERIAL K h R. Int. ESP.
Kcal/hr m ºC m m
1 Ambiente exterior 10
2 Lamina metalic 37.205 0.500 0.002
3 Aislamiento 0.080
4 Lámina metalica 0.0080
5 Ambiente exterior 8
Longitud m
Area interior
Area exterior
FLUJO DE CALOR Kcal/hr
FONDO CONICOCAPA MATERIAL K h R. Int. ESP.
Kcal/hr m ºC m m
1 Ambiente exterior 10
2 Lamina metalic 37.205 0.500 0.002
3 Aislamiento 0.080
4 Lámina metalica 0.0080
5 Ambiente exterior 8
Angulo conicidad
Area interior
Area exterior
Kcal/hr m2 ºC
Kcal/hr m2 ºC
m2
m2
Kcal/hr m2 ºC
m2
m2
FLUJO DE CALOR Kcal/hr
SOLUCION DEL PROBLEMATAPACAPA MATERIAL K h ESPESOR RESISTENCIA
Kcal/hr m ºC m hr ºC / Kcal
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
1 Ambiente exterior 10
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
5 Ambiente exterior 8
Longitud 2.013 m
Area interior 6.324
Area exterior 6.349
FLUJO DE CA 117.85 Kcal/hr
FONDO CONICOCAPA MATERIAL K h R. Int. ESP.
Kcal/hr m ºC m m
1 Ambiente exterior 10
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
5 Ambiente exterior 8
Angulo conicid 75
Angulo conicid 1.309
Semiangulo 0.6545
Seno semiangu 0.6088
Area interior 1.9203
Area exterior 1.9329
FLUJO DE CA 53.46 Kcal/hr
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
R. ext. Ln Re/Ri RESISTENCIA Ta Tb DT
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
R. ext. Ln Re/Ri RESISTENCIA Ta Tb DT
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
R. ext. Ln Re/Ri RESISTENCIA Ta Tb DT
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.
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
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
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
Dimensiones de tubería calibre 80
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
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 .
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 .
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
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
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
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).
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
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
ENFRIA
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
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
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.