(25-01-2013) Apellidos

INGENIERÍA TÉRMICA
GRADO EN INGENIERÍA EN TECNOLOGÍAS INDUSTRIALES
EXAMEN ORDINARIO (25-01-2013)
Apellidos: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nombre: . . . . . . . . . . . . .
(Valor de la prueba 50% del total del examen, todas cuestiones valen igual)
1º) Determina la distribución de temperaturas de una placa plana infinita, con generación
interna de calor constante g, en régimen estacionario y unidireccional, con las siguientes
condiciones de contorno: x=0 T=T0 y en x=L q=R.
2º) Determina la expresión que permite determinar la temperatura en el nodo Tm,n, en función
de los nodos que lo rodean por el método de las derivadas parciales:
3º) Hipótesis de Gardner para determinar la ecuación general de superficies adicionales.
4º) Determina la recta de rendimiento de un captador solar, a partir de la ecuación de Bliss.
5º) Dibuja un esquema de principio de una máquina frigorífica de absorción y el diagrama de
Olham que caracteriza dicha máquina.
(Esta pregunta se valora sobre 1 punto, que se sumara a la nota final, sí el alumno ha
aprobado la asignatura.)
a) Por qué la Eficiencia Energética es la acción que más contribuirá al compromiso 20-20-20
de la UE para el 2020.
INGENIERÍA TÉRMICA
GRADO EN INGENIERÍA EN TECNOLOGÍAS INDUSTRIALES
EXAMEN ORDINARIO (25-01-2013)
(Valor de la prueba 50% del total del examen, el problema 1 y 2 valen el doble que el 3)
1º) Un intercambiador de calor de aire/agua, en contracorriente, formado por un tubo de
aluminio de 4 m de longitud que en la parte exterior dispone de aletas de sección uniforme de
forma cilíndrica como se indica en la figura. Por el interior del tubo circula agua a razón de
0,2 litros/s, que entra a 200ºC, por el exterior y a contracorriente pasa 15 litros/s de aire que
entra a 40ºC, se supone un coeficiente de convección exterior de 50 W/m2k, se supone una
conductividad del aluminio de 204 W/mºC, tomar como propiedades del aire seco Cp=1,0080
kJ/kgºC y ρ = 1,0596 kg/m3.
Determinar:
a) Coeficiente de convección del agua con el tubo.
b) Determina la eficiencia de la aleta de sección uniforme.
c) El coeficiente global de transmisión respecto a área interior del intercambiador.
d) La efectividad del intercambiador a contracorriente.
e) Determina las temperaturas de salida del agua y el aire.
f) Comprueba la hipótesis de cálculo del coeficiente de convección del agua……
Ø 60 mm
60 mm
Ø 50 mm
Ø 10 mm
10 mm
2º) Una caldera que produce 40.000 kg/h de vapor a una presión de 36 kg/cm2 y una
temperatura de 450ºC, retornando 35.000 kg/h. El combustible usado es gas natural, las
pérdidas por convección y radiación son 3% de la potencia útil. Se realizan las siguientes
mediciones obteniéndose:
%O2 = 1%
Temperatura de salida de gases sin economizador 200ºC, con economizador 100ºC
Temperatura de entrada de aire sin recuperador 30ºC.
Temperatura del agua de alimentación 100ºC
Los sólidos en el agua de aportación son 200 ppm. El contenido máximo de sólidos en el
agua de caldera es de 3.000 ppm.
PCI del gas, 9000 kcal/Nm3.
a) Determina el calor útil de la caldera en kcal/h.
b) Determina las pérdidas por radiación convección en kcal/h.
c) Determina el rendimiento de combustión del generador sin recuperador %.
d) Determina la cantidad de agua de purga en kg/h.
e) Determina las pérdidas por agua de purga en kcal/h.
f) Determina el consumo de combustible sin recuperador en Nm3/h.
g) Determina el rendimiento de combustión del generador con recuperador %.
h) Determina el consumo de combustible con recuperador en Nm3/h.
i) Dibuja el diagrama de Sankey de la caldera con recuperador
3º) Una instalación frigorífica de amoníaco de 210 kW, opera entre una temperatura de
evaporación y una temperatura de condensación de -24 ºC y 30 ºC, respectivamente.
a) Determina la potencia de compresión, en el caso de un ciclo de compresión
simple, sin recalentamiento ni subenfriamiento, con un rendimiento isoentrópico
del compresor de 0,9.
b) Determina la potencia de compresión, en el caso de un ciclo de compresión de
doble compresión sin recalentamiento ni subenfriamiento, con un rendimiento
isoentrópico en ambos compresores es 0,9. Se supone: que el caudal por los dos
compresores es igual al caudal del ciclo de compresión simple; que el evaporador
trabaja igual que en el caso del ciclo de compresión simple y que los vapores de
salida del compresor de baja se refrigeran hasta vapor saturado.
c) Con los resultados obtenidos, podrías dar tres razones que muestren las ventajas
de la doble compresión.