Seminario Nº7: Transferencia de Calor II

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SEMINARIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR PARTE II
OPERACIONES UNITARIAS
1.- Se calienta agua desde 80 a 150 ºF en una cañería de acero de 3" de diámetro nominal (Schedule
40), con vapor saturado a 218 ºF que condensa fuera de la cañería. El coeficiente de film de agua es
500 y el del film de vapor es 2000 BTU/(h)(pie2)(ºF). ¿Qué largo de cañería se necesita si el agua
fluye a una velocidad de 20.000 lb/h?
Dato: k acero = 26 BTU/(h)(Pie2)(ºF/pie)
diam.externo: 3,5"
diam.interno : 3,068"
Respuesta: 54,2 pies
2.- Cuando se transporta vapor recalentado a 250'F (P = 25,381 psia) a través de una cañería con
aislación deficiente, pierde calor y después de recorrer un tramo de 30 pies las condiciones son :
vapor saturado a 240 ºF, Vv= 2 pie3/s, temp. promedio del aire en los alrededores de la
cañería = 88 ºF. Calcule:
a) Velocidad de paso en lb/s
b) Pérdida de calor debido a la mala aislación
c) Si se le asocia un coeficiente integral de transferencia térmica a dicha cañería. calcule U.
Datos: diam.ext.cañ. = 2,375" / espesor aislante = 1,5"
Cp vapor
= 0,495 BTU/Ib ºF
Respuesta:
a) m/θ = 0, 123 lb/s
b) q = 0,609 BTU/s
c) Uext = 0,33 BTU/h pie2 ºF
3.- Un estanque de 10 pies de altura, cilíndrico, y de 5 pies de diámetro, totalmente cerrado está
colocado verticalmente sobre un soporte de aro de tal modo que toda su superficie está en contacto
con el aire. 1,a temperatura externa del estanque es de 300 ºF y la del ambiente es de 65 ºF. Calcular
la pérdida por convección natural por hora.
Respuesta: 58.780 BTU/h
4.- Una placa caliente con una área expuesta de 3 pie2 se encuentra en una pieza. La emisividad de la
placa es de 0,85. La superficie de la placa se mantiene a 500 ºF y la temperatura ambiente de la pieza
es de 90 ºF. Calcule la cantidad de calor perdido por la placa por radiación, en BTU, por un período
de 10 horas. El factor de corrección de cuerpo no negro es de 0,85.
Respuesta: 33.432 BTU
5.- Para calentar 10.000 kg/h de aire desde 20 ºC hasta 80 ºC se emplea un intercambiador de calor
multitubular formado por un haz de tubos de 2", por el interior de los cuales se hace circular el aire, a la
vez que se condensa vapor de agua a 3,5 atm de sobrepresión en el exterior de los mismos. La
velocidad másica del aire es de 50.000 kg/m2 h, su calor específico se puede considerar constante e
igual a 0,24 kcal/kg ºC y el coeficiente integral de transmisión de calor referido a la superficie interna
es 60 kcal/h m2 ºC. Determínese las características del intercambiador para trabajar en estas
condiciones, indicando el número de tubos y la longitud de los mismos.
Respuesta: 99 tubos de 1,6 metros.