Brayan Aguilar-16180198-2

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE COAHUILA FACULTAD DE CIENCIAS QUÌMICAS

Brayan Fernando Aguilar Medrano 16180198

TRANSFERENCIA DE CALOR METODO LMTD TAREA 1. Se desea enfriar etilenglicol (cP = 2560 J/kg °C) desde 80 °C hasta 40 °C el cual fluye a razón de 3,5 kg/s, en un intercambiador de calor de tubos concéntricos con flujo en contracorriente (considere que el equipo contiene 10 tubos al interior de la carcasa). El fluido de intercambio utilizado es agua (cP = 4180 J/kg °C) que entra a 20 °C y sale a 55 °C. El coeficiente de transferencia de calor global, con respecto al área superficial interior del tubo, es de 250 W/m2°C. Determine el flujo de calor transferido en el intercambiador, el flujo de agua requerido y el área superficial de transferencia de calor del lado interior de un tubo. Cpcaliente=2560J/kg°C Tcaliente.entrada=80°C Tcaliente.salida=40°C Cpfría=20°C Tfria.entrada=20°C Tfria.salida=55°C U=250W/m2°C 3.5𝑘𝑔 2560𝐽 𝑄𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = ( )( ) (40 − 80)°𝐶 = −358400𝑊 𝑆 𝑘𝑔°𝐶 −𝑄𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑄𝑓𝑟𝑖𝑜 𝑄𝑎𝑔𝑢𝑎 = 𝑚𝑎𝑔𝑢𝑎 𝐶𝑝(𝑇𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 − 𝑇𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 ) = 𝑚𝑎𝑔𝑢𝑎 = 𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑈𝐴𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ∆𝑇𝑙𝑛 ∆𝑇𝑙𝑛 =

𝐴=

(80 − 55) − (40 − 20) = 22.41°𝐶 80 − 55 ln⁡(40 − 20)

358400𝑊 63.97𝑚2 = = 6.39𝑚2 250𝑊 10 ( 2 )(22.41°𝐶) 𝑚 °𝐶

358400𝑊 2.45𝑘𝑔 = 4180𝐽 𝑠 ( ) (55 − 20)°𝐶 𝑘𝑔°𝐶

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE COAHUILA FACULTAD DE CIENCIAS QUÌMICAS

Brayan Fernando Aguilar Medrano 16180198

2. Aceite caliente (cp=2.200 J/kg°C) se va a enfriar por medio de agua (cp=4.180 J/kg°C) en un intercambiador de calor de dos pasos por el casco y 12 pasos por los tubos. Los tubos son de pared delgada y están hechos de cobre con un diámetro de 1.8 cm. La longitud en cada paso de los tubos en el intercambiador es de 3 m y el coeficiente de transferencia de calor total es de 340 W/m2°C. Por el interior de los tubos fluye agua a una razón de 0.1 Kg/s y por el casco fluye aceite a razón de 0.2 Kg/s. El agua y el aceite entran a las temperaturas de 18°C y 160°C respectivamente. Determine el flujo de calor transferido en el intercambiador y las temperaturas de salida de las corrientes de agua y del aceite. 𝑄𝑎𝑔𝑢𝑎 = 𝑚𝐶𝑝(𝑇𝑎𝑔𝑢𝑎.𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 − 𝑇𝑎𝑔𝑢𝑎.𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 ) 𝑄𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 = 𝑚𝐶𝑝(𝑇𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒.𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 − 𝑇𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒.𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 ) 𝑄𝑎𝑔𝑢𝑎 = −𝑄𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑈𝐴𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ∆𝑇𝑙𝑛 𝐹 ∆𝑇𝑙𝑛 =

𝑛=

𝑍=

(160 − 𝑇𝑎𝑔𝑢𝑎.𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 ) − (𝑇𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒.𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 − 18) 160 − 𝑇𝑎𝑔𝑢𝑎.𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 ln⁡( 𝑇 ) 𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒.𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 − 18 𝑇𝑎𝑔𝑢𝑎.𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 − 18 160 − 18

160 − 𝑇𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒.𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 𝑇𝑎𝑔𝑢𝑎.𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 − 18

A=pi*0.018m*3m*12=2036m2 De tabla encontramos F con n y Z Tagua salida(°C) Taceite salida(°C) 90 90 100 80 105 70 104 75 104.5 76 104.5 77 104.5 77.5 104.6 77.6 104.6 77.7 104.62 77.71

n 0.50704225 0.57746479 0.61267606 0.6056338 0.60915493 0.60915493 0.60915493 0.60985915 0.60985915 0.61

Z 0.97222222 0.97560976 1.03448276 0.98837209 0.97109827 0.95953757 0.95375723 0.95150115 0.95034642 0.95001154

F 0.96 0.91 0.91 0.91 0.91 0.91 0.91 0.91 0.91 0.91

Qagua(W) 30096 34276 36366 35948 36157 36157 36157 36198.8 36198.8 36207.16

Qtotal(W) 47179958.3 38422799.9 33692871.6 35590590.5 35743222.1 36052738.1 36206846 36205347.8 36236082.8 36232695.3