• Author / Uploaded
• Marcelo J Fer

• Categories
• Humedad
• Agua
• Calor
• Ramas de la termodinámica
• Termodinámica

Citation preview

2.- Esferas de plástico de 5 mm de tamaño y originalmente a 80 ºC se enfrían en un lecho fluidizado donde la temperatura del aire es de 30 ºC. La densidad del sólido es de 1 100 kg/m3, la conductividad es de 0.13 W/m2 . ºC, y el calor específico es de 1 700 J/kg . ºC. El coeficiente de transferencia de calor externo es de 50 W/m2 . ºC. a) ¿Cuánto tiempo le llevará a la temperatura promedio del sólido alcanzar 35 ºC?; b) ¿qué fracción de la resistencia a la transferencia de calor se encuentra en la película xterna?, y c) repita la parte a) para una temperatura de superficie constante de 30 ºC. 3.- Un bloque plano de plástico, con una temperatura inicial de 70 °F (21.1 °C), se coloca entre dos placas metálicas a la temperatura de 250 °F (121.1 °C). El espesor de bloque es de 1.0 in. (2.54 cm). a) ¿Cuánto tiempo tardará el bloque en alcanzar una temperatura media de 210 °F (98.9 °C)? b) ¿Cuánto calor, en Btu, se transferirá al plástico por pie cuadrado de superficie, durante este tiempo? La densidad del sólido es de 56.2 lb/ft3 (900 kg/m3), la conductividad térmica es de 0.075 Btu/ft . h . °F (0.13 W/m . °C), y el calor específico es 0.40 Btu/lb . °F (1.67 J/g . °C). 4.- Una ola de frío repentina hace descender la temperatura a –20 ºC (–4 ºF) durante 48 h. a) Si el suelo se encontraba inicialmente a 5 ºC (41 ºF), ¿a qué profundidad se debería enterrar una tubería de agua para no correr peligro de congelarse?; b) ¿cuál es la distancia de penetración en estas condiciones? La conductividad térmica del suelo es de 0.0011 m2/h (0.0118 ft2/h). 5.- Por el interior de una tubería de un intercambiador de doble tubo circula metanol, que se enfría con agua que circula por el enchaquetado. La tubería interior es de acero de 1 in. (25 mm), Norma (cédula) 40. La conductividad térmica del acero es 26 Btu/ft · h · °F

(45 W/m · °C). Los coeficientes individuales y los factores de ensuciamiento se resentan en la siguiente tabla ¿Cuál es el coeficiente global basado en el área exterior de la tubería interna? Coeficiente Btu/ft2 · h · °F W/m2 · °C Coeficiente del alcohol hi 180 1 020 Coeficiente del agua ho 600 1 700 Factor de ensuciamiento interior hdi 1 000 5 680 Factor de ensuciamiento exterior hdo 500 2 840

6.- Calcule los coeficientes globales de transferencia de calor basados en las áreas interior y exterior para los siguientes casos: Caso 1 Agua a 10 °C que fluye en un tubo de condensador de 34 – in. 16 BWG y vapor de agua saturado a 105 °C condensado en el exterior. hi = 12 kW/m2 · °C. ho = 14 kW/m2 · °C. km = 120 W/m · °C. Caso 2 Benceno que condensa a la presión atmosférica sobre el exterior de una tubería de acero de 25 mm y aire a 15 °C que circula por el interior a 6 m/s. El espesor de la pared de la tubería es de 3.5 mm. hi = 20 W/m2 · °C. ho = 1 200 W/m2 · °C. km = 45 W/m2 · °C. Caso 3 Condensación por goteo de vapor de agua saturado a la presión manométrica de 50 lbf /in.2 sobre una tubería de acero de 1 in. Norma (cédula) 40, por la que circula petróleo a 100 °F. ho = 14 000 Btu/ft2 · h · °F. hi = 130 Btu/ft2 · h · °F. km = 26 Btu/ft · h · °F.

1.- Una torre de enfriamiento de desplazamiento inducida a contracorriente opera con las temperaturas de entrada y salida del agua de 105 y 85 °F, respectivamente, cuando el aire tiene unas temperaturas de bulbo seco y de bulbo húmedo, respectivamente, de 90 y 76 °F. La torre tiene un relleno de plástico apilado de 4 ft, y las velocidades de flujo son Gy = 2 000 lb/h · ft2 y Gx = 2 200 lb/h · ft2. a) Determine el número de unidades de transferencia, la altura de la unidad de transferencia con base en la fuerza impulsora de la fase gaseosa global, y la temperatura de aproximación. b) Si la carga de enfriamiento es la misma, pero la temperatura del aire desciende a 70 °F con una temperatura de bulbo húmedo de 60 °F, calcule la temperatura del agua y la temperatura de aproximación. 2.- Se hace circular aire a 27 °C y 60% de humedad relativa a través de tubos de 1.5 cm de diámetro exterior, por los cuales el agua fluye a 60 cm/s y a 15 °C. La velocidad del aire aproximada en los tubos es de 1.5 m/s. a) ¿Se condensará el agua en los tubos? b) ¿Cuál es la temperatura de la pared y la temperatura de la superficie de contacto si ocurre la condensación? 3.- Un secador continuo a contracorriente se diseñó para secar 800 lb de sólido poroso húmedo por hora desde 140% de humedad hasta 20%, ambos en base seca. Se utiliza aire a una temperatura de bulbo seco de 120 °F y una temperatura de bulbo húmedo de

70 °F. La humedad de salida es de 0.012. El contenido de humedad promedio de equilibrio es de 5% del peso seco. El contenido de humedad total (base seca) en el punto crítico es de 40%. Se supone que la reserva permanecerá a una temperatura de 3 °F por encima de la temperatura de bulbo húmedo del aire por todo el secador. El coeficiente de transferencia de calor es de 12 Btu/ft2 · h · °F. El área expuesta al aire es de 1.1 ft2 por libra de sólidos secos. ¿Cuánto tiempo deberán permanecer los sólidos en el secador? 4.- Una lámina con un peso húmedo de 5 kg originalmente contiene 50% de humedad (base húmeda). La lámina es de 600 por 900 por 75 mm de espesor. El contenido de la humedad en equilibrio es de 5% del peso total cuando se pone en contacto con aire de 20 °C y 20% de humedad. En la tabla 24.1 se proporciona la velocidad de secado para el contacto con el aire de la calidad superior a una velocidad definida. El secado tiene lugar en una sola cara de la lámina. ¿Cuánto tiempo se necesitará para secar la lámina hasta 15% de contenido de humedad (base húmeda)? 5.- Un sólido poroso se seca en un secador discontinuo bajo condiciones de secado constante. Se requieren siete horas para reducir el contenido de humedad desde 35 hasta 10%. Se ha encontrado que el contenido crítico de humedad es de 20% y la humedad en el equilibrio es de 4%. Todos los contenidos de humedad están en base seca. Suponiendo que la velocidad de secado durante el periodo de velocidad decreciente es proporcional al contenido de humedad libre, ¿cuánto tiempo se requiere para secar una muestra del mismo sólido desde 35 hasta 5% bajo las mismas condiciones de secado?