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 * 0,5mc = 8000 lb/h de concentrado

Agua evaporada: 20.000 – 8000 = 12.000 lb/h

b) Balance de energía

Mv * v = mvapor agua* + ma * (Tc – Ta) Calor latente Calor sensible

Temperatura de ebullición de la solución = 197ºFPresión = = 11,05 lb/pulg2

De la tabla de vapor saturado se obtienen los calores latentes de vaporización

mv = 15.446 lb/h flujo del vapor de calefacción

c) Economía

E = 0,78

1

d) Superficie de calefacción

Q = U*A*TT = 260-197

Q = 13.708.000 BTU/h

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. Puré de tomate a 20ºC2. Vapor saturado a 220ºC3. Puré de tomate a 80ºC4. Agua líquida a 220ºC(condensado)

; = 446 Kcal/Kg

2

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

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/KgºCCp agua = 1 Kcal/KgºCU = 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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