Condensacion y Ebullicion

PREGUNTAS 10-1C ¿Qué es ebullición? ¿Qué mecanismos son responsables de los muy

elevados coefcientes coefcientes de transerencia transerencia de calor en la ebullición nucleada? 10-2C ¿La cantidad de calor absorbido cuando 1 kg de agua líquida

saturada ierve a 1!!"# tiene que ser igual a la cantidad de calor liberado cuando 1 kg de vapor saturado de agua se condensa a 1!!"#? 10-3C ¿#u$l es la dierencia entre evaporación y ebullición? 10-4C ¿#u$l es la dierencia entre ebullición en estanque y ebullición en

%u&o? 10-5C ¿#u$l es la dierencia entre ebullición subenriada y saturada? 10-6C 'ibu&e la curva de ebullición e identifque los dierentes dierentes regímenes

de esta (ltima) *simismo+ e,plique las características de cada régimen) 10-7C ¿-n qué difere la ebullición en película de la nucleada? ¿-l %u&o de

calor en la ebullición es necesariamente m$s alto en el régimen de ebullición estable en película de lo que lo es en el régimen de ebullición nucleada? 10-8C 'ibu&e la curva de ebullición e identifque el punto de usión sobre la

curva) -,plique cómo se causa la e,tinción) ¿.or qué se evita el punto de usión en el dise/o de las calderas? 10-9C 'iscuta algunos métodos para me&orar de manera permanente la

transerencia de calor en la ebullición en estanque) 10-10C 0ombre los dierentes regímenes de ebullición en el orden en que

ocurren en un tubo vertical durante la ebullición en %u&o)

10-39C ¿Qué es la condensación? ¿#ómo ocurre? 10-40C ¿#u$l es la dierencia entre condensación en película y por gotas?

¿#u$l es el mecanismo m$s efca de transerencia de calor? 10-41C -n el %u&o del condensado+ ¿cómo se defne el perímetro mo&ado?

¿'e qué manera diferen el perímetro mo&ado y el perímetro com(n? 10-42C ¿Qué es el calor latente modifcado de vaporiación?

¿.ara qué se usa? ¿#u$l es su dierencia con respecto al calor latente com(n de vaporiación? 10-43C #onsidere la condensación en película sobre una placa vertical) ¿-l

%u&o de calor ser$ m$s alto en la parte superior o en la inerior de la placa? ¿.or qué? 10-44C #onsidere la condensación en película sobre las superfcies

e,teriores de un tubo cuya longitud es 1! veces su di$metro) ¿.ara cu$l orientación del tubo la raón de la transerencia de calor ser$ m$s alta2 la oriontal o la vertical? -,plique) 'escarte las superfcies de la base y la parte superior del tubo) 10-45C #onsidere la condensación en película sobre las superfcies

e,teriores de cuatro tubos largos) ¿.ara cu$l orientación de los tubos el coefciente de transerencia de calor en la condensación ser$ m$s alto2 a3 la vertical+ b3 la oriontal uno al lado del otro+ c3 la oriontal pero en ilera vertical 4directamente uno arriba del otro3 o d3 una pila oriontal de dos tubos de alto y dos tubos de anco? 10-46C ¿'e qué manera la presencia de un gas no condensable en un

vapor in%uye sobre el coefciente de transerencia de calor?

10-67C ¿Qué es un tubo de calor? ¿#ómo opera? ¿5iene alguna piea

móvil? 10-68C 6e dice que un tubo de calor con agua como %uido de traba&o tiene

una conductividad térmica eectiva de 1!! !!! 78m 9 "#+ lo cual es m$s de 1!! !!! veces la conductividad del agua) ¿#ómo puede suceder esto? 10-69C ¿#u$l es el eecto de un peque/a cantidad de gas no condensable+

como el aire+ sobre el desempe/o de un tubo de calor? 10-70C ¿.or qué se usan tubos de calor que traba&an con agua en el

enriamiento de equipo electrónico que opera por deba&o de la presión atmosérica? 10-71C ¿Qué sucede cuando la meca de un tubo de calor es demasiado

basta o demasiado fna? 10-72C ¿La orientación de un tubo de calor aecta su rendimiento? ¿5iene

importancia si el e,tremo del evaporador del tubo de calor est$ arriba o aba&o? -,plique) 10-73C ¿#ómo puede moverse acia arriba el líquido en un tubo de calor

contra la gravedad sin una bomba? .ara los tubos de calor que traba&an contra la gravedad+ ¿es me&or tener mecas bastas o fnas? ¿.or qué? 10-74C ¿#u$les son las consideraciones importantes en el dise/o y

abricación de los tubos de calor? 10-75C ¿#u$l es la causa principal para la degradación prematura del

rendimiento de algunos tubos de calor?

EJERCICIOS 10-11 6e ierve agua a 1:!"# en una olla de presión de acero ino,idable

mec$nicamente pulido+ colocada sobre la parte superior de una unidad de calentamiento) La superfcie interior del ondo de la olla se mantiene a 1;!"#) 'etermine el %u&o de calor sobre la superfcie) Respuesta: ::<)= k78m: 10-17I 6e va a ervir agua a la presión atmosérica por medio de un

elemento calentador oriontal de cobre pulido que tiene un di$metro D > !) in y una emisividad @ > !)!+ y que est$ sumergido en esa agua) 6i la temperatura superfcial del elemento de calentamiento es de A<<"B+ determine la raón de la transerencia de calor acia el agua por unidad de longitud de ese elemento) Respuesta: : =; Ctu8 10-20 Depita el problema 1!E1F para una ubicación a una elevación de 1

!! m+ en donde la presión atmosérica es de <=) k.a y+ por consiguiente+ la temperatura de ebullición del agua es de F"#) Respuestas: 1!!)F"#+ 1!);"#) 10-23 6e va a usar un elemento de calentamiento de latón+ de G cm de

largo y : cm de di$metro para ervir agua a 1:!"#) 6i la temperatura

superfcial del elemento de calentamiento no debe ser mayor de 1:"#+ determine la raón m$s alta de producción de vapor de agua en la caldera+ en kg8) Respuesta: 1F)= kg8 10-26 6e ierve agua a la presión de 1 atm en una cacerola de :! cm de

di$metro interno de acero ino,idable recubierto con 5e%on picado sobre una estua eléctrica) 6i se observa que el nivel del agua en la cacerola ba&a 1! cm en 1 min+ determine la temperatura de la superfcie interior de esa cacerola) Respuesta: 1!);"#

10-28 -n una caldera en la que se quema gas se ierve a agua a 1!"# por

medio de los gases calientes que %uyen por tubos de acero ino,idable pulido mec$nicamente+ de ! m de largo y  cm de di$metro e,terior que se encuentran sumergidos en el agua) 6i la temperatura de la superfcie e,terior de los tubos es de 1G"#+ determine a3 la raón de la transerencia de calor de los gases calientes al agua+ b3 la velocidad de la evaporación+ c3 la relación del %u&o crítico de calor al %u&o actual de calor y d3 la temperatura superfcial del tubo al cual se presenta el %u&o crítico de calor) Respuestas: a3 1!
10-33 -ntra agua ría+ a 1"#+ a un generador de vapor y sale como vapor

saturado a :!!"#) 'etermine la racción de calor usada para precalentar el agua líquida desde 1"# asta la temperatura de saturación de :!!"# en el generador de vapor) Respuesta: :<)AH 10-55 Depita el problema 1!E= para un tubo oriontal) 10-54 Iapor

saturado de agua a "# se condensa a raón de 1! kg8 sobre el e,terior de un tubo vertical de ; cm de di$metro e,terior cuya superfcie se mantiene a ="# por el agua de enriamiento) 'etermine la longitud requerida del tubo)

10-59 -l condensador de una planta generadora que unciona con vapor

opera a una presión de =): k.a) -ste condensador consta de 1!! tubos oriontales dispuestos en un arreglo cuadrado de 1!,1!) Los tubos tienen < m de largo y un di$metro e,terior de ; cm) 6i las superfcies de los tubos est$n a :!"#+ determine a3 la raón de la transerencia de calor del vapor de agua al agua de enriamiento y b3 la raón de la condensación de ese vapor en el condensador) Respuestas: a) ;GA< k7+ b3 1)=FG kg8s

10-63 Depita el problema 1!EG: para una longitud de tubo de < m)

Respuesta: 1A):H 10-62 6e va a condensar vapor saturado de rerigerante

DE1;=a a ;!"# en un tubo oriontal de  m de largo y 1 cm de di$metro que se mantiene a una temperatura de :!"#) 6i el rerigerante entra en el tubo a raón de :) kg8min+ determine la racción de dico rerigerante que se abr$ condensado al fnal del tubo) 10-91 Iapor saturado de agua a :A!)1 k.a se condensa dentro de un tubo

oriontal de 1! m de largo y :) cm de di$metro interno cuya superfcie se mantiene a 11!"#) 6i se supone una velocidad ba&a del vapor determine el coefciente de transerencia de calor promedio y la raón de la condensación de ese vapor dentro del tubo) Respuestas: ;;= 78m:9"#+ !)!:=: kg8s)

10-94 -s probable que el lector aya notado que el vapor de agua que se

condensa sobre una bebida enlatada resbala acia aba&o+ al despe&ar la superfcie para que aya m$s condensación) .or lo tanto+ en este caso se puede considerar que la condensación es por gotas) 'etermine el coefciente de transerencia de calor en la condensación sobre una bebida enlatada ría a :"# que se coloca en un gran recipiente lleno con vapor saturado a F"#)

10-95 6e usa un calentador de resistencia eco de alambre de níquel de :

mm de di$metro para calentar agua a la presión de 1 atm) 'etermine la temperatura m$s alta a la cual puede operar este calentador con seguridad+ sin el peligro de e,tinción) Respuesta: 1!F)G"#