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Problema resuelto
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Problema N-12: Intercambiador de calorSe dispone de dos tuberas de acero, concntricas, de dimetro interior 50mm y 100mm. Por la tubera interior circula amoniaco lquido, que se encuentra a la temperatura de 20C y velocidad 3m/seg, mientras que por el extremo opuesto del espacio se encuentra agua a 80C y velocidad 1,5m/seg. La longitud de las tuberas es de 100 metros y la conductividad trmica del acero de . Se supondr que no existen perdidas trmicas.Datos:NH3
P=2H2O
P=3Con estos datos determinar:a) Los coeficientes de correccin correspondientesb) El coeficiente global de transmisin de calor referido a la seccin exterior del tubo interiorc) La temperatura de salida de los dos fluidosd) El calor intercambiado
Solucin
D3= 100mmD2=60mmD1=50mm =5mm
1. Calculo de los coeficientes de transmisin de calor por conveccin1.1 Coeficiente de conveccin del NH3 (fluido frio), tubo de dimetro D1=50mm(calentamiento del amoniaco liquido)1.2 Masa de amoniaco
1.3 Determinacin del nmero (amoniaco)
Ecuacin DittusBoelter
n=0,3 enfriamiento del fluido
1.4 Calculo del nmero de Nusselt y el coeficiente por conveccin del lado del amoniaco (hi) (calentamiento)
1.5 Calculo del coeficiente del lado del agua, tubera anular (enfriamiento)- Dimetro hidrulico DH(agua)
- Nmero de Reynolds
- Nmero Nesselt
1.6 Determinacin del coeficiente de transmisin de calor global referido a la seccin exterior (2) del tubo interior
1.7 Calculo de la temperatura de salida de los fluidos (mediante
Clculo de
Luego:
1.8 Determinacin de la superficie de
1.9 Calculo de NTU (nmero de unidades de transferencia)
1.10 La eficiencia se podr establecer grficamente o mediante la frmula
1.11 Clculo de la temperatura de salida del fluido caliente
1.12 Clculo de la temperatura de salida del fluido frio
2. El calor
Reemplazando:
Tambin