Solucin del Segundo parcial semestre 2/2005

Solucin del Segundo parcial semestre 2/2005

Problema N 1.-

Un intercambiador de tubos concntricos 2*1 IPS cat40 de 4 horquillas y 3 m. de longitud de paso, calienta 4000 lb./h de alcohol etlico comercial desde 20C con 3000 lb/h de H2O caliente a 90C en contracorriente. Si el intercambiador se le aumenta pasos el alcohol sale 5C mas caliente, Cual es la temperatura?

T1 , W

Datos H2O

Do= 0.198 t1 OH- t2

Di= 0.1723 w w

do= 0.11

di= 0.087T2, W

Lp= 9.8424

Np= 8 sistema sin adicin de horquillas.-

T1= 90C (1)q= Uo*Ao*DTLMc

WH2o= 3000(2)q= W*CpH2O* (T1 T2)

WOH= 4000(3)q= w* CpOH* (t2 t1)

t1= 20C (4)DTLMc = (T1 t2) (T2 t1)

Ao= *do*Lp*Np= 27.21 ln T1 t2

CpH2O= 1 T2 t1

CpOH= 0.76

la temperatura prom

estara entre 90 y 20C

por lo que se encontro el sistema sin adicin de horquillas.-

valor del cp (5)q1= Uo1*Ao1*DTLM1c Ao1=doLpNp=37.41

(6)q1= W*CpH2O* (T1 T2)

(7)q1= w* CpOH* (t2 t1)

(8)DTLM1c = (T1 t21) (T21 t1)

ln T1 t21

T21 t1

(9) t2 + 9 = t21

Algoritmo de calculo:

Suponer T2 (rango entre 90 y 20 C).

Con T2 en (2) calcular calor q.

Con q en (3) calcular t2.

Con T2 y t2 en (4) calcular DTLMc.

Con q y DTLMc en (1) calcular Uo.

Con t2 y la ec (9) calcular t21

Con t21 calcular q1 en (7)

Con q1 calcular T21 en en (6)

Con t21 y T21 calcular el DTLM1c

Con el DTLM1c y q1 calcular Uo en la ec (8)

Si Uo = Uo1 entonces termina, de lo contrario volver a iterar.

T2q

t2

DTLMcUot2qT2DTLMcUo

131189000130.263.41109.5139.2216358121.954.35106.4

123213000138.155.47141.1147.1240372113.984.4776.066

100282000160.832.33318.6169.830935090.8823.55351.08

80351000183.59.19396191.837832866.9840.6394.6

Uo Uo1

Por lo que las dos temperaturas son T2 = 80F y t21 = 191.2F

A la pregunta de que cual seria la temperatura de salida del alcohol etlico comercial del intercambiador si se aumentaban tres pasos al intercambiador la respuesta es 88.78C.

Problema N 2.-

Una tubera de BWG12 de cobre, transporta vapor de H2O saturado a 130C. La tubera esta instalada con 4 aletas longitudinales cortas de seccin rectangular de 0.5 mm. de espesor y 85% de eficiencia. Que longitud de tubera se requiere para calentar en 3 horas una cmara aislada de un secador de aire atmosfrico de 10 m3? 20 35C.

Datos:

Ts = 130C = 266F

N aletas = 4como la aleta ya esta 2

e = 1.64E-3 ft diseada, asumimos que

E = 0.85se la hace con L optima

= 3hry esta es menor a la Lcritica

V = 353.13 ft3y se utiliza la ec de L< Lc

T1 = 86FL

T2 = 95F

P = 3.28E-3 + 2L= (5*(3.28E-3+2L)/(216*1.64E-3*L))

k = 216L=((1.64E-3 +10L)*L/0.354)

A = 1.64E-3*L h/(k)=5/216*(3.54L/(1.64E-3+10L))

= (hP/(kA))

q= (PhkA)*(Ts-Ta)*(senh(L)+ h/(k)*cosh(L)) (I)

cosh(L) + h/(k) senh(L)

E= q/(h*S*(Ts-Ta)) (II)

P*z

Anlisis de la camar:

T1=20CE S = A + G

T2=35C

qale+tub= -mcpdt/d

q= 353.13ft*0.0735lb/ft3*0.25BTU/(lbF)*dT/d

3q= 175.197

q= 58.399BTU/h

sust q en (I)

L= 4.68 ft.

Con la ec (II)

Z=

_1203277461.xls

Hoja1T2qt2DTLMcUot2qT2DTLMcUo131189000130.1763.41109.5139.17216358121.8854.35106.4123213000138.0655.47141.1147.07240372113.8784.4776.066100282000160.7632.33318.56169.7630935090.8823.55351.08180351000183.59.19396.1191.837832866.9840.6394.63