Diseño Termohidráulico de Intercambiadores de Calor.

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Julio Revuelta Pinto
hace 7 años
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1 Diseño Termohidráulico de Intercambiadores de Calor. Horario de clases: Martes y Jueves, 10:00-13:00 hrs. Horario de asesorías: Miércoles de 12:00-14:00 hrs. Aula: B-306 Trimestre: 13I Curso:

2 Diseño de procesos En qué consiste el diseño de los procesos? Qué es el diseño de productos? 2

3 Cómo funciona un horno de microondas? Bernardo nos dará la explicación..!! 3

4 Problemas Una bola de cobre de 10 cm de diámetro se va a calentar desde 100 C hasta una temperatura promedio de 150 C, en 30 minutos. Tomando la densidad y el calor específico promedios del cobre en este rango de temperatura como p = 8950 kg/m3 y cp = kj/kg. C, respectivamente, determine a) la cantidad total de transferencia de calor a la bola de cobre, b) la razón promedio de transferencia del calor a la bola y e) el flujo promedio de calor. 4

5 Problemas Considérese una pared de espesor L cuyas superficies se mantienen a temperatura T1 y T2, respectivamente. Si el material de la pared tiene una conductividad térmica k constante y el área perpendicular al flujo de calor es A, calcular el flujo de calor mediante la integración directa de la ley de Fourier. Cómo es la ley de Fourier? 5

6 Problemas El techo de una casa calentada eléctricamente tiene 6 m de largo, 8 m de ancho y 0.25 m de espesor y está hecha de una capa plána de concreto cuya conductividad térmica es k = 0.8 W/m C. Las temperaturas de las superficies interior y exterior se miden como de 15 C y 4 C, respectivamente, durante un periodo de 10 horas. Determine a) la razón de la pérdida de calor a través del techo esa noche y b) el costo de esa pérdida de calor para el propietario de la casa, si el costo de la electricidad es de 0.08 dólar/kwh. 6

7 Problemas Considere una persona que está parada en un cuarto con brisa a 20 C. Determine la razón total de transferencia de calor desde esta persona, si el área superficial expuesta y la temperatura promedio de la superficie exterior de ella son de 1.6 m2 y 29 C, respectivamente, y el coeficiente de transferencia de calor por convección es de 6 W/m2 C 7

8 Problemas Considere la transferencia de calor en estado estacionario entre dos placas paralelas que se encuentran a las temperaturas constantes de T1 = 300 K Y T2 = 200 K y están separadas una distancia L = 1 cm, como se muestra en la figura. Suponiendo que las superficies son negras (emisividad e = 1). Determine la razón de transferencia de calor entre las placas por unidad de área superficial, suponiendo que el espacio entre ellas está a) lleno con aire atmosférico, b) vacío, e) lleno con aislamiento de uretano (k = W/m K) y d) lleno con superaislamiento que tiene una conductividad térmica aparente de W/m C. 8

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10 Problemas Discuta los principales mecanismos de transferencia de calor en un intercambiador de calor de tubos concéntricos y una superficies extendida. 10

11 Considere una ventana de vidrio de 0.8 m de alto y 1.5 m de ancho, con un espesor de 8 mm y una conductividad térmica de k = 0.78 W/m C. Determine la razón estacionaria de la transferencia de calor a través de esta ventana de vidrio y la temperatura de su superficie interior para un día durante el cual el cuarto se mantiene a 20 C, en tanto que la temperatura del exterior es de -10 C. Tome los coeficientes de transferencia de calor de las superficies interior y exterior de la ventana como h1 = 10 W/m 2 C y h2 = 40 W/m 2 C, los cuales incluyen los efectos de la radiación. 11

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13 Una pared de 3 m de alto y 5 m de ancho consta de ladrillos de 16 x 22 cm de sección transversal horizontal (k = 0.72 W/m C) separados por capas de mortero (k = 0.22 W/ m C) de 3 cm de espesor. También se tienen capas de mortero de 2 cm de espesor sobre cada lado del ladrillo y una espuma rígida (k = W/ m C) de 3 cm de espesor sobre el lado interior de la pared. Las temperaturas dentro y fuera son de 20 C y - 10 C, respectivamente, y los coeficientes de transferencia de calor por convección sobre los lados interior y exterior son h1 = 10 W/m 2 C y h2 = 25 W/m 2 C, respectivamente. Si se supone transferencia de calor unidimensional y se descarta la radiación, determine la razón de la transferencia de calor a través de la pared. 13

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15 Problemas Considere una pared de cobre (k=375 W m -1 K -1 ) de 1 cm de espesor de la que una de sus superficies está expuesta a vapor de agua condensándose (h = W m -2 K -1 ) a una temperatura de 300 C. La otra superficie está en contacto con aire ambiente (h = 5 W m -2 K -1 ) un temperatura de 35 C. a) Calcule el calor transferido por unidad de área a través de la placa. b) Calcule la temperatura de la pared expuesta al vapor. 15

16 MLDT Revisar capítulo 5 del libro de Kern Describir las consideraciones para la deducción matemática de la Media Logaritmica de diferencias de temperatura Hacer la deducción matemática basada. 16

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