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• Javier Rodriguez

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INSTITUTO POLITÉCTICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍA ACADEMIA DE FUNDAMENTOS DE BIOINGENIERÍA Procesos de Transferencia de Calor Problemario. Segunda evaluación Instrucciones. Resolver los ejercicios a mano y en hojas blancas. Recuerda que se entrega el día del examen. 1. Calcule las pérdidas de calor por convección libre que tendría un intercambiador de calor horizontal de forma cilíndrica se no estuviera aislado. La temperatura de la superficie está a 200°C mientras que el aire está a 30°C y 1 atm. El diámetro exterior es de 6 pulgadas. 2. Una nave industrial con 25 °C de temperatura ambiente se dispone en posición horizontal un doble tubo metálico de gran conductividad, de 20 m de longitud y espesores de tubo despreciables, que se emplea para recuperar el calor de los gases de escape de una caldera de combustión. Dichos gases circulan por el interior del tubo interior, aportándole una carga térmica uniforme de 10 kW/m, en tanto que por el espacio anular circulan 2.05 kg/s de aire que entra al sistema con una temperatura de 26.8 °C. El tubo exterior no cuenta con aislamiento, una vez alcanzado el régimen permanente, se mide una temperatura media de 67.4°C en la superficie exterior del tubo exterior. En estas condiciones se pide: 1) temperatura de salida del aire circundante por el espacio anular 2) coeficiente de convección en la superficie interior del tubo exterior 3) temperatura media de la superficie exterior del tubo interior. 3. En un intercambiador de calor de doble tubo y a contraflujo, el agua se calienta de 25 a 65°C mediante un aceite con un calor específico de 1.45 kJ/kg K y a una razón de flujo másico de 0.9 kg/s. El aceite se enfría de 230 a 160 °C. Sí el coeficiente global de transferencia global es 420 W/m2 °C, calcúlelo siguiente: a) b) c)

la razón de transferencia de calor La razón de flujo másico del agua y El área de la superficie del intercambiador de calor

4. Un aceite lubricante con cp = 0.5 kcal/kg °C se enfría con agua en un intercambiador de calor tubular (doble tubo). El aceite entra a 93°C y sale a 71°C y fluye a razón de 2000 kg/h. El agua se encuentra a 10°C y se utilizan 750 kg/h. Determine el área de transferencia de calor requerida si el coeficiente global de transferencia de calor es de 220 kcal/hm2°C y el flujo es contracorriente.