MARCOS DANIEL OROZCO LINDO.. MAURICIO MAURICIO MANUEL ARRIOLA MENDOZA.. JONATHAN ALMANZA SOZA
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T DE ENTRA ENTRADA DA T DE SALI SALIDA DA _ °C °C 85 50 DATOS DE TABLA _ kJ/kg · °C 4.25
ANALISIS EL CALOR ENTREADO AL AUA SALE POR SI DE EL <00@ DE CALOR EL 7@ SE PIERDE ESO NOS DEJA CON UN F@ APROGECHABLE DIERENCIA LOARITMICA DE TEMPERATURAS
ECUACION
_= _= _ _ (_−_ ) = _∗0.97 _∗0.97 ∆_= / 〖〗 〖〗 _
Se !" !" # $#%e& $#%e&'"() '"()$"*+& $"*+& *e '",+& '",+& *e %)+ *+),e *+),e - *e + "&",e,+ "&",e,+ "&" "&" '",e#% '",e#%"& "& "g ," ,,"3e '+# "g" '",$e#%e. E, "g" '",$e#%e ' 60007 4.25 kJ/kg kJ/k g · °C e#%&" ", %)+ &": &":;# *e <.4 <.4 kg/!9 kg/!9 - !", !",ee " 50°C 50°C.. E, E, $#%e $#%e&' &'"( "()$ )$"* "*+& +& *e '", '",+& +& #+ e!%= e!%= )$e# )$e# "$!, "$!,"* "*+ + - !e e !e $e& $e&*e *e 7@ *e, *e, '", '",+& +& ,$)e ,$)e&&"*+ "*+ +& +& e, $* $*+ + '", '",$e $e# #%e. S$ e, '+e +e' '$e $e#% #%ee %%+% +%", ", *e %&"# %&"#!!1 '",+& ,+& - e, =&e" &e" !e& e&' '$" $",, *e, *e, $#% $#%e&' e&'"()$ "()$""*+& *+& !+# !+# <<50 <50 /( /(2 2 · °C - 4 (29 (29 &e! &e!e e'> '>33 *e%e&($#e ," &":;# *e ," %&"#!1e&e#'$" %&"#!1e&e#'$" *e '",+& "'$" e, "g" 1&" - ," *$1e&e#'$" ,+g"&%($'" *e %e(e&"%&" "&" e!%e $#%e&'"()$"*+&.
T DE ENTRA ENTRADA DA T DE SALI SALIDA DA _ °C °C 85 50 DATOS DE TABLA _ kJ/kg · °C 4.25
ANALISIS EL CALOR ENTREADO AL AUA SALE POR SI DE EL <00@ DE CALOR EL 7@ SE PIERDE ESO NOS DEJA CON UN F@ APROGECHABLE DIERENCIA LOARITMICA DE TEMPERATURAS
ECUACION
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" 1&" *e " 85°C9 " !>(" ?e &e#'$" *e (e#%e9 e*$"
DATOS DE CAMPO DE AUA CALIENTE PERDIDO _ kg/ kg/! _ @U <.4 0.07
RESU RESULLTAD ADO O
UNID UNIDAD AD DE MEDID EDIDA A
208.25
K
202
44
°C
SUPERICIAL AREA SUP /(2 /(2 ·°C ·°C _ (2 (2 <.<5 4
Se 3" " '+#*e#!"& e, 3"+& *e "g" *e #" ,"#%" ," #%" ge#e&"*+&" ge#e&"*+&" e# # '+#*e#!"*+& " 50°C 50°C 1 1g g 2787 2787 kJ/k kJ/kg g '+# '+# "g" "g" *e e#1&$" e#1&$"($e ($e#% #%+ + ' ' 4<80 4<80 J/kg J/kg · °C °C *e # # ,"g+ ,"g+ 'e&' 'e&' ,+! %)+! *e, '+#*e#!"*+& " <8°C - !",e !",e " 2F°C. E, =&e" !e&'$", *e ,+! %)+! e '+e'$e#%e '+e'$e#%e *e %&"#!1e&e#'$" %&"#!1e&e#'$" *e '",+& %+%", e! *e 2400 /(2 · °C. De%e&($#e e, g"!%+ *e "g" *e e#1&$"($e#%+ - ," &":;# *e ," '+#*e#!"'$;# *e, 3"+& e# e, '+#
T DE GAPOR A CONDENSAR
_
°C 50
T DE SA CONDEN _ ° 5
DATOS DE TABLA CALOR LATENTE DE CONDENSACION DEL AUA A CONDENSAR 1g
kJ/g 2787
EL GAPOR GAPOR EL AUA AUA DE DE ENRIAM ENRIAMIEN IENTT TEMP TEMPER ERA ATURAS TURAS POR LO UE HA HACE CEM M TEMPERATURAS TEMPERATURAS PARA PODER HACER EL ∆_
°C °C
ANALISIS
27
ECUACION
∆_= ∆_=(( ((_ _−_ −_ ))/( ))/(_ _ SE CALCULA LA TEMPERATURA TEMPERATURA MEDIA LOARITMICA EL LUJO DE CALOR TRANSERIDO EL ASTO DE MASA NECESARIO DE AUA RERIERANTE ES RAZON DE CONDENSACION
=_ ∆_ = = /(_−_ /(_−_ ) _!"= _!"= /#$% /#
%$ #" %e(e&"%&" *e #+9 ," '", e#%&" e# *e 42 (2 - e, *e ("!" #e'e!"&$+ *e#!"*+&.
IDA DEL SADOR
DATOS DE CAMPO T ENTRADA AUA T SALIDA AUA ENRIAMIENTO ENRIAMIENTO _ _ °C °C
0
<8
2F
C DE AUA DE ENRIAMIENTO C
kJ/kg.°C 4.<8
PRESENTAN DIGERSAS S UNA DIERENCIA DE CALCULO NOS UEDA ∆_
°C
_ _
72
RESULTADO
UNIDAD
2F.7
°C
_ )
2F4F.<
K
F7.02
kg/!
<.<5
kg/!
AREA SUPERICIAL DE U TUBOS _ (2 k/(2 ·°C 42 2.4
Se 3" " &e'",e#%"& "$&e ' <005 J/kg · °C +& (e*$+ *e g"!e! *e e!'"e9 e# # $#%e&'"()$"*+& *e '",+& *e + '&:"*+9 "#%e! *e ?e e#%&e e# ," '",*e&". E, "$&e e#%&" e# e, $#%e&'"()$"*+& " 5 kP" - 20°C9 " &":;# *e 0.8 (7/!. L+! g"!e! *e '+()!>;# ' <<00 J/kg · °C e#%&"# " <80°C9 " &":;# *e <.< kg/!9 - !",e# " 5°C. E, &+*'%+ *e, '+e'$e#%e *e %&"#!1e&e#'$" *e '",+& %+%", - *e, =&e" !e&'$", *e e!%" %&"#!1e&e#'$" e! AU <200 /°C. S+#$e#*+ ?e e, + *e ,+! *+! $*+! e! #+ (e:',"*+9 *e%e&($#e ," &":;#*e ," %&"#!1e&e#'$" *e '",+& - ," %e(e&"%&" *e !",$*" *e, "$&e.
T DE AIRE A CALENTAR
_
PRESION DE EN LUJ
°C 20
P
DATOS DE TAB ' DE AIRE A CALENTAR
〖 〗
_&
kJ/kg.°C <.005
ANALISIS EL CALOR ENTREADO AL AIRE DE LUJO CRUZADO ENCONTRAMOS EL ASTO MASICO DEL AIRE DE ENTRADA LA TEMPERATURA DE SALIDA DEL AIRE
DATOS DE CAMPO AIRE AL ENTAR GELOCIDAD DE ENTRADA GOLUMEN LUJO T DE ENTRADA DE ASES T DE SASI CRUZADO A ENTRADA _' _' kP"! G (/! (7/! °C ° 5 <8 0.8 <80 LA C DE ASES DE ESCAPE C
kJ/kg.°C <.< ECUACION
_= _ (_'−_' ) = ( )/ _=_ /( &)
RESULTADO
UNIDAD DE MEDIDA
<02.
K
0.04
kg/!
<77.2
°C
A DE LOS ES
ASTO MASICO DE AIRE DE ESCAPE
5
kg/! <.<
AU k/(2 ·°C <.2
P"&" # &+'e!+ !e *e)e !e,e''$+#"& # '",e#%"*+& *e %)+! - '+&":" "&" ?e '" "!%" 0°C +& (e*$+ *e 3"+& *e "g" ?e -e *e, ,"*+ *e ," '+&":". L" '"&g" * *e 00 k. S$ e, *$=(e%&+ $#%e&$+& *e ,+! %)+! e! *e < '( - ," 3e,+'$*"* *e, "g" '=#%+! %)+! e! #e'e!"&$+ !"& e# e, $#%e&'"()$"*+&.
CP *e, $*+ *e %&")"+ *+/,% -
Te(e&"%&" I#$'$",
4.<
20
CONDICIONES DEL PROBLEMA Te(e&"%&" $#", C"&g" *e %&"!#1e&e#'$" 0 00
C",',+ *e, + (=!$'+ = /(!−12)
A&e" %&"#!3e&!", "&" e, + ("!$'+ = /3
g/! 2.04
( .82E04
,$e#%e "g" ' 4<0 J/kg · °C *e 20°C %&"#!1e&e#'$" *e '",+& *e, '",e#%"*+& e! #+ *e)e !e& ("-+& " 7 (/!9 *e%e&($#e
Ge,+'$*"* *e, $*+ (/! 7
D$"(e%&+ *e ," %)e&$" ( 0.0<
De#!$*"* *e, $*+ 45/*% <000
N(e&+ *e %)+! #e'e!"&$+! =6/84 8.8
Se !" # $#%e&'"()$"*+& *e '",+& *e %)+! - '+&":" "&" e#1&$"& 4F kg/! *e # + ?e !e 1+& -e +& ,+! %)+!9 *e!*e <0°C "!%" <00°C. E!%e $#%e&'"()$"*+& >e#e # %+%", *e <00 %)+! $#%e&$+& - e!e!+& *e "&e* *e!&e'$"),e. L"! &+$e*"*e! &+(e*$+ *e, + *e e!%e &+'e!+ $ /( · 9 '7.5 kJ/kg · - 2.0 (P" · !. E, (e*$+ &e1&$ge&"#%e e! "g" ' 4.<8 kJ/kg · %e(e&"%&" *e e#%&"*" *e <0°C9 ,+ '", *" ,g"& " # '+e'$e#%e &+(e*$+ *e %&"#!1e&e#'$" * k/(2 · . C",',e ," ,+#g$%* *e ,+! %)+! !$ e, $#%e&'"()$"*+& e! *e " # "!+ +& ," '+&":" +& ," '+&":" - '"%&+ "!+! +& ,+! %)+!.
De#!$*"* 45/*%
C+#*'>3$*"* %e&($'"
C
:
W/m*K
KJ/Kg*K
Pa*s
50
0.5
7.5
0.002
P&+$e*"*e! *e, &e1&$ge&"#%e
g/!
Cp
kJ/kg · 4.<8 T"!" *e %&"#!1e&e#'$" *e '",+& = ∗(!−12)
Tin
Tout
°C <0
°C 45.F8
Te(&"%&" *e !",$*" *e, "g" °C != /(∗ )
8F0
45.F8
C",',+ *e, #e(&+ *e Re-#+ Ge,+'$*"* G /3∗ <.008
(/! " ?e e, #(e&+ *e Re-#+,*! e! ("-+& ?e <0000 "!($(+! # P&"#
;=:∗/, <4 C+e'$e#%e *e %&"#!1e&e#'$" e# ," !e&'$e $#%e&#" <,/8∗< <85F.2
/4>
L+#g$%* *e, %)+ =?∗@∗A∗∆
9.75
Para un paso por la coraza y cuatro pasos por los tubos, s para el Factor de correccion el cual esta en funcion P"&"(e%&+ P =(−&)/(&−&) "'%+&*e '+&&e''$+# 0.4
F
N(e&+ *e "!"*"! +& '+&":"
0.
4 C",',+ *e, #e(&+ *e Re-#+
Ge,+'$*"* G /3∗ 4.07<
(/! " ?e e, #(e&+ *e Re-#+,*! e! ("-+& ?e <0000 "!($(+! # P&"#
;=:∗/, <4 C+e'$e#%e *e %&"#!1e&e#'$" e# ," !e&'$e $#%e&#" <,/8∗<
572.<
/4>
L+#g$%* *e, %)+ =?∗@∗A∗∆ 5.08
(" e# # &+'e!+ $#*!%&$", - ?e $*Q#>'+!9 *e 2.5 '( *e *$=(e%&+ *!%&$", !+# 50 kg/(79 k 0.5 '+# # g"!%+ *e kg/! - #" '",+& *e, ,"*+ *e ," '+&":" *e 4.0 # "!+ +& ,+! %)+! - ) # "!+
P&+$e*"*e! *e, $*+ Tin °C
Tout °C
<0
<00
D$"(e%&+
Kg/s
m
4F
0.025
h0
/4> 4000
∆& ∆ ∆
D$1e&#'$" ,+g"&$%($'" *e %e(e&"%&" #C−C! <<4.22 #C!−C 0.00 ∆=(∆&−∆)/(B2(∆&/∆))
°C °C
<0<.7
°C
,*! Re-#+,*!
=83/: <<8.45 %&),e#%+ '+(,e%"(e#%e *e!"&&+,,"*+ N!!e,%
<=0.0540.D∗;40.5 2. "'%+& U =&/(&/#&&/#0)
<28.5
/4>
m
debe de ulizar el diagrma del parametro P y R P"&"(e%&+ R =(&−)/(−&) 0.0
,*! Re-#+,*!
=83/: 4F8F7.8< %&),e#%+ '+(,e%"(e#%e *e!"&&+,,"*+ N!!e,%
<=0.0540.D∗;40.5 28<. "'%+& U =&/(&/#&&/#0)
2778.0
(
/4>
N(e&+ *e %)+! -
<00
6e a a usar agua geotérmica !cp 4)*- &;g < =(# a ,*=( para calentar ag 1,=( a ra/0n de 1.) ;g&s5 en un intercambiador de tubo doble a contra transferencia de calor es de )* m)5 el coeficiente de transferencia de calor gasto de masa del agua geotérmica es mayor 7ue el del agua dulce. 6i s intercambiador sea -.+)35 determine el gasto de masa del agua geotérmica los dos fluidos. Suposiciones: 1. Existen condiciones de funcionamiento constantes. ). El intercambiador de calor est9 bien aislado de modo 7ue la pérdida de calor en tanto5 la transferencia de calor desde el calor es igual a la transferencia de calor al f 3. Los cambios en las energías cinética y potencial de los flujos son insignificantes. 4. El coeficiente total de transferencia de calor es constante y uniforme. Datos del problema: (> !;&;g. '( c !;&;g. '( c5ent !'(# 4.)* 4.1+ 1, nalisis. (c !%&'(# *.-1
>5ent !'(# ,*
?c !;g&s# 1.)
s !m"# $ !%&m".'(# )* -.4+
_#=E_# _=E_# (F6.GHI/HJ.KL) = 6.GF E_#
Entonces5 (min @ (c @ *.-1 ;%&'(
=_/_M =G.0&N/(6.GE_# )=&.&D0/E_#
La ra/0n m
R_M= Ǭ max =
Efectiidad 2 $ del intercambiador es:
<=(_) /_ NTU =
Entonces5 l
R= 〖 Ǭ=
2.392 6e determin
$sando la relaci0n de efectiidad5 encontramos la relaci0n de capacidad
O=(&−MP−<(&−)Q)/(&− MP−<(&−)Q )
c=
-.484
R=_ (_(C
(b)T c,sale = R=E_ _# (_
(c)T h,sale = El flujo m9sico del agua geotermica es:
=&.&D0/E_# S0.696=&.&D0/E_#
(a)
ṁh =
2.39 kg/s
a fresca !cp 41+- &;g < =(#5 a lujo. El 9rea superficial de total es de 4+- %&m) < =( y el desea 7ue la efectiidad del y las temperaturas de salida de
l entorno es despreciable y5 por lo luido frío.
A -.+)3
xima de transferencia de calor es:
_ (_(#C)−_(C)) 290.93 kW tasa real de transferencia de calor se conierte en:
TR 〗 _M 239.4 kW
7ue las temperaturas de salida de las aguas geotérmicas y frías son:
)−_(C) )S59.6,=(G.0&N,/K)(_(C)−&7)
64.7ºC (#C)−_(#C) ) S59.6,=(.59,%/)(6.G,/K)(7G−_(#C)) 51.4 ºC
Fluye agua a temperatura promedio de -' y una /elocidad de 0,5m1s por un tubo 34 6, 81m' en una caldera los diametros interior y e2terior son Di cm De , con/eccion sobre la super:cie e2terior del tubo es de ;o <6-- 81m=' determine caldera con base al area super:cial interio
DA!" #$%$RA&$" PR!P!R'(!%AD! D$& PR!)&$*
+ /(2°C D$#$'$", (
D$'( <
8400
/(°C TTUBO =C 5
<4
<<0
s propiedades del agua las obtenemos de tabla A+ Te(e&"%&" " '+&&$e#%e ,$)&e T "() <<0 °C
k /(. v (2/! P& 0.82 2.80E0F
Datos de problema para el inciso a. De6% ( De6%D$#$'$", D$"(e%&+ e6%e&$+&
<.58
S("% 0.0<
C",',+! N(e&+ *e Re-#+,*! Re L" &+$e*"* *e, "$&e " <"%( - TS <°C +)%e#$*"! *e EES N(e&+ *e N!!e,% C+e'$e#%e '+#3e'>3+ /(2.=C
_=(8_M)UV <.70E05 ! g/(.! 5.0270E0 74<.7 277<.7 #=((,∗<))U8
A&e" !e&'$", &":;# *e ," e3"+&"'$;# *e, #$%&;ge#+ ,?$*+ e# e, %"#?e
0.< _= ∗ 8_M4 VL
A! (2 /(2°C
R &/( (X
de 5m de diametro de longuitud de acero ino2idable 6 cm. "i el coe:ciente de transferencia de calor por el coe:ciente de transferencia de calor total de esta r al tubo
G (/!eg 7.5000
+&$" *e &e!$!%e#'$"! R$R1&+#%R+ _W #) 8!/8))/*X&/Y!! .00<0708F8<
Fluye agua a temperatura promedio de -' y una /elocidad de 0,5m1s por un tubo 34 6, 81m' en una caldera los diametros interior y e2terior son Di cm De , con/eccion sobre la super:cie e2terior del tubo es de ;o <6-- 81m=' determine caldera con base al area super:cial interior al tubo a>ui se supondra de >ue tenemos u super:cie del tubo
DA!" #$%$RA&$" PR!P!R'(!%AD! D$& PR!)&$*
+ /(2°C D$#$'$", (
D$'( <
8400
/(°C TTUBO =C 5
<4
<<0
s propiedades del agua las obtenemos de tabla A+ Te(e&"%&" " '+&&$e#%e ,$)&e T "() <<0 °C
k /(. v (2/! P& 0.82 2.80E0F
Datos de problema para el inciso a. De6% ( De6%D$#$'$", D$"(e%&+ e6%e&$+&
R (2°C/ <.58 0.0005
S("% 0.0<
C",',+! N(e&+ *e Re-#+,*! N(e&+ *e N!!e,% C+e'$e#%e '+#3e'>3+ A&e" !e&'$", *e, #$%&;ge#+ ,?$*+ e#
Re /(2.=C A! (2 /(2°C
_=(8_M)UV
#=((,∗<))U8
<.70E05 74<.7 277<.7
0.< _= ∗ 8_M4 VL
R &/( (X
de 5m de diametro de longuitud de acero ino2idable 6 cm. "i el coe:ciente de transferencia de calor por el coe:ciente de transferencia de calor total de esta efecto de inscrustacion Rf -.---5 m '18 sobre la
G (/!eg 7.5000
+&$" *e &e!$!%e#'$"! R$R1&+#%R+ _W #) 8!/8))/*X&/Y!! / 0.004F5
"e usa un recipiente con camisa dentro del cual esta colocado un agitador de ?u@o de asta 56' se puede esmar >ue el coe:ciente promedio de transferencia de calor d 10Pr10 /apor de agua saturado a --' se condensa en la camisa para la cual el C1mE4 es de ;o03g+-.5. las dimensiones del recipiente son D(-.Bm ;-. calcule el gasto de masa de agua >ue se puede calentar de maner
DA!" #$%$RA&$" PR!P!R'(!%AD! D$& PR!)&$*
D$#$'$", (
D$(
<
T"g" 2=C T "g" =C
0.
0.2 54 0.04 ropiedades del aire a atm las obtenemos de tabla Te(e&"%&" " '+&&$e#%e ,$)&e T"() 54 °C k /(.°C B g/(.! kg/(7 P& 0.48 5.<70E04 .858E02
<00
∞
C",',+! N(e&+ *e Re-#+,*! Re " &+ e " e " &e " " ( - S <°C +)%e#$*"! *e EES N(e&+ *e N!!e,% C+e'$e#%e '+#3e'>3+ A&e" !e&'$",
/( .=C 2
A! (2 COEICIENTE DE TRASNE /(2.°C R":+# *e g"!%+ ("!$'+ g/
7.7<
!("%+&$" *e
_=( 8_M 3)UVF.8FE04 ! g/(.!
#=((,∗<))U8
5.<700E07
0.000275
<885.4
<588.5<F
207.82
_= ∗#∗ 8_M4
<.<7 =#∗_∗(_Z−_)F22.2 ∗A! ∗
(∗(−!)) W ∗A!∗T"()T$#%
/(2.°C
0.450
po turbina para calentar un ?u@o de agua desde -' agua en la pared interior del recipiente %u -.7BRe oe:ciente promedio de transferencia de calor en m y Do -.m. la /elocidad del agitador es de B- rpm estacionaria en este recipiente
k/(2. 09FRe2/7P&
'+e'$e#%e!
11-90 Entra agua fría !( p@451+ ;&;g.=(# a un intercambiador de -53* ;g&s5 en donde se calienta por medio de aire caliente !( p@15 * =(5 a ra/0n de -5+ ;g&s5 y sale a )* =(. Determine la tempera efectiidad de este intercambi
CP9 kJ/kg.°C <
R":;# *e '""'$*"* '",+&'" '",$e#%e R":;#*e, *e $*+ '""'$*"* '",+&'" *e, $*+ 1&+ R":;# (=6$(" +!$),e *e %&"#!1e&e#'$"mG2ima *e '",+&de temperatura salida del agua frHa R":+# *e %&"#!1e&e#'$" *e '",+& &e", $fec/idad de este intercambiador
Datos proporcionados por el probl Fluido caliente T9 e#% T9 !", CP9' _ # kg/! kJ/kg.°C °C °C 5 0.8 4.<8 25
C",',+! _#= _# _# _=($#_ _
_(#C )−_(C) ) _M=_∗( _(C C M)=_(C ) _M/_
=_#∗(_(#C )−_(#C) ) O= / _M ∗&00
alor de flujo cru/ado a 14 =(5 a ra/0n de ;&;g.=(# 7ue entra al intercambiador a tura m9xima de salida del agua fría y la ador. ma luido frio T'9 e#%
°C <4
_ kg/! 0.75
#$*"*e! *e (e*$*"
0.8 <.4
k/°C k/°C 9
40.80 4<.
k °C
72
k
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