2. Cuántos cubitos de hielo de 25 gr a -10ºC de temperatura, serán necesarios para enfriar un vaso de 250 ml de zumo de naranja desde 25 hasta 10ºC.Considerar que durante el proceso se pierden al ambiente 2,5 kJ.
3. En un cambiador de calor se enfrían 2500 kg/h de leche entera desde 78 hasta 30ºC, utilizando agua como medio de enfriamiento. Determinar el caudal másico de agua que será necesario si en el proceso se calienta desde 10 hasta 20 °C. Cp ag Cp agua ua es igual al Cp Leche: Leche: 4.18 kJ/kg.°C
H2O
Leche 2500 Kg/h
30°C 30 °C
Solución: Qagua = Qleche
Q=m•C p•∆ T mH2O• Cp(∆T T )=mLecheCp(∆T Cp(∆T)) H2O•Cp(∆ mH2O•(∆Tagua )=mleche(∆Tleche) mH2O =
mLeche(∆Tleche) (∆Tagua )
(2500 )(78−30)°C m H2O = (20−10)°C
m H2O =12000
Kg h
4. Se deben enfriar 5000 l/h de zumo de uva desde 70 hasta 25 ºC. Como fluido refrigerante se utiliza agua a 8ºC, que en el proceso se calienta hasta 15ºC, considera que el Cp agua es igual al CpLeche: 4.18 kJ/kg.°C. Calcular el caudal másico de agua que deberá emplearse
H 2 2 O 8ºC
Zumo de uva 5000l/h
Qganado = Qperdido Q=m.Cp m.Cp..∆ T mH2O∗Cp∗ Cp∗(∆ T )=m )=mzumo de uva∗Cp∗ Cp∗(∆ T ) mH2O∗(15−8) °C=5000
Lt ∗(70−25) °C h
Lt mH2O (7)= 225000 h
mH2O= 32142.85
Lt de H2O h
5. En un cambiador de calor de pared rascada se quieren calentar 2000 Kg/h de puré de patata desde 15 hasta 50 ºC. Para la calefacción se dispone de un caudal de 1500 Kg/h de agua 95 ºC. ¿A qué temperatura se obtendrá el agua del cambiador? Datos: Cp pure : 3.75 kJ/kg.°C Cp agua : 4.2 kJ/kg.°C Densidad agua a 95°C: 963.6 kg/m3
6. Se pretende calentar a 85 °C un caudal másico de leche desnatada desnatada de 3000 kg/h. Para este proceso se dispone de un cambiador de calor en el que se intercambian 150 kW. ¿Hasta qué temperatura se deberá precalentar la leche antes de introducirla al cambiador?
7. Se quieren precalentar 10000 kg/h de un aceite vegetal en un cambiador de calor contra 5000 kg/h de agua. Si la temperatura del agua a su llegada al cambiador es de 95 ºC y al dejarlo de 40 ºC y la temperatura inicial del aceite es de 15 ºC, calcular a que temperatura abandonará el aceite del intercambiador. (Cp aceite: 2.01 kJ/kg.°C; Cp agua: 4.2 kJ/kg.°C)
Qganado =Qperdido Q=m.Cp. m.Cp.∆ T maceite∗Cp aceite∗(∆ T )=Magua∗Cp∗ Cp∗(∆ T ) 1000 x(2.01) x(Taceite-15) °C=5000 x4.2 x(95-40)°C ℎ ° °C ℎ ° °C
20100 Taceite - 301500
=1155000 ℎ ℎ
Tsalida de aceite=72.5°C
8. En un intercambiador de calor se calientan 4000 l/h de zumo de uva desde 5 hasta 70ºC. Para el calentamiento se utiliza vapor saturado a 5 bar absolutos de presión. ¿Qué caudal másico de vapor saturado se consumirá si en el intercambiador solo cede cede su calor latente? Datos: (Cp zumo: 3,66 kJ/kg.°k; kJ/kg.°k; ρzumo: 1114.2 kg/m3 ; Hs =2748.7 hsc=640.23)
ρ=
masa= Densidad volumen •
(1m3/ masa=4000 * 1114.2 ℎ 3
masa=4456 KG/S
Q=m.Cp. m.Cp.∆ T Q = S * (HS – hSC) S * (HS – hSC) = m.Cp. m.Cp.∆ T
9. En un cambiador de calor se calientan 1000 kg/h de leche entera desde 45 hasta 72ºC. Como medio de calefacción se emplea agua, que se introduce al cambiador a 90ºC y lo deja a 75ºC. Calcular el caudal másico de agua necesario sabiendo que existen unas pérdidas de calor al ambiente de 1 kW. Dato: cp Leche: 4,18 kJ/kg.°C
Qganado =Qperdido maceite∗Cp aceite∗(∆ T )=Magua∗Cp∗ Cp∗(∆ T )+ Qganado
10.Un alimento líquido, con un caudal de 2000 kg/h y a una temperatura de 55 ºC, se trata en un intercambiador de calor para que su temperatura alcance los 75 ºC. Como fluido calefactor se utiliza agua a 95ºC que en el proceso se enfría hasta 80ºC. Calcular el caudal de agua necesario sabiendo que el calor específico del líquido es de 2 kJ/kg.°C y el cp agua: 4,18 kJ/kg.°C
Caudal de 2000 kg/h
Qganado =Qperdido mcaudal∗Cp caudal∗(∆ T )=Magua∗Cp∗ Cp∗(∆ T )
2000
ℎ
x(2)
x(75-55) °C=maguax4.18
° °C
x(95-80)°C
° °C
ℎ
8000 =maguax62.7 magua = 1275
de agua
ℎ
11. Para fabricar una salsa se mezclan en línea dos ingredientes y la mezcla se calienta aplicándole 400 kW. El primer ingrediente llega a la mezcla a 50ºC con un caudal de 2 kg/s, siendo su calor específico de 3 kJ/kg.°C. El caudal del segundo ingrediente es de 0,6 kg/s, su temperatura de 2 ºC y su calor específico de 2,15 kJ/kg.°C. Calcular la temperatura a la que se obtendrá la mezcla.
Qganado =Qperdido 400
400
400
+m1 (T-Tmezcla) °C=m2∗Cp∗ Cp∗(Tmezcla-T1)°C +2
+300
x3
° °C
x(50-Tmezcla) °C=0.6
Tmezcla=96.37°C
x(Tmezcla-2)°C
- (6Tmezcla)=1.29
x2.15
Tmezcla - 2.58
12. Se mezclan 1 kg/seg del alimento A, que se encuentra a 25ºC de temperatura con 0,25 kg/seg del alimento B que se encuentra a 85ºC de temperatura. Calcular la temperatura de la mezcla sabiendo que los calores específicos de estos alimentos se ajustan a las ecuaciones siguientes: CpA =3.9363+0.0005 xT → T =25 ℃ CpB =3.4532+0.0055 xT →T =85 ℃
13 .Calcular el vapor saturado a 6 bar de presión manométrica que será necesario para calentar 2500 kg/h de zumo de manzana desde 5 a 95 ºC. Datos: (cp zumo: 4.18 kJ/kg.°C; Hs =2763.5 ;hsc=697.22)
Q=m.Cp. m.Cp.∆ T Q = S * (HS – hSC) S * (HS – hSC) = m.Cp. m.Cp.∆ T Mvapor ∗(2763.5-697.22) =2500 x4.18 x(95-5)°C ℎ ° °C Mvapor ∗2066.9=940500 ℎ
