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TALLER 9 1. Una corriente de aire que está a 206.8 kPa y a un promedio de 477.6 K se calienta a medida que fluye por un tubo de 25,4 mm de diámetro interior a una velocidad de 7.62 m/s. El medio de calentamiento es vapora 488.7 K que se condensa en el exterior del tubo. Puesto que el coeficiente de transferencia de calor para vapor condensado es de varios miles de W/m2.K y la resistencia de la pared metálica es muy pequeña, se supondrá que la temperatura superficial de la pared metálica en contacto con el aire es 488.7 K. Calcule el coeficiente de transferencia de calor para una relación L/D > 60 y el flujo específico de calor q/A.

2. Un metal líquido fluye a razón de 4.00 kg/s por un tubo que tiene un diámetro interior de 0.05 m. El líquido entra a 500 K y se calienta hasta 505 K en el tubo. La pared del tubo se mantiene a una temperatura de 30 K arriba de la temperatura general del fluido y se conserva constante el flujo de calor. Calcule la longitud necesaria del tubo. Las propiedades físicas promedio son: μ = 7.1 x 10-4Pa .s, ρ = 7400 kg/m3 Cp = 120 J/kg . K k = 13 W/m. K

3. Un aceite de hidrocarburos pesados con una Cpm = 2.30 kJ/kg.K se está enfriando en un intercambiador desde 371.9 K hasta 349.7 K, y fluye por el interior de una tubería a una velocidad de 3630 kg/h. El enfriamiento consiste en un flujo de 1450 kg de agua/h que está a 288.6 K y fluye por el exterior. Calcule la temperatura de salida del aguay el área de transferencia de calor cuando Ui total es 340 W/m2.K y los flujos están a contracorriente. Suponga que Cpm = 4,187 KJ/Kg.K (para el agua)

4. Un aceite de hidrocarburos a 150ºF entra al interior de una tubería con diámetro interior de 0,0303 pies y 15 pies de longitud, con velocidad de flujo de 80 lbm/h. Se supone que la superficie interior de la tubería está a una temperatura constante de 350 ºF, pues en el exterior se condensa vapor y la pared del tubo tiene un coeficiente de transferencia de calor muy alto. Las propiedades del aceite son: Cpm = 0.50 btu/lbm.ºF

y

km= 0.083 btu/h.pie.ºF.

La viscosidad del aceite varía con la temperatura como sigue: 150 ºF

6.50 cp

200 ºF

5.05 cp

250 ºF

3.80 cp

300 ºF

2.82 cp

350 ºF

1.95 cp.

Pronostique el coeficiente de transferencia de calor y la temperatura de salida del aceite Tbo

5. La pared vertical caliente de 1,0 pies (0,305 m) de altura de un horno para cocinar alimentos tiene una temperatura en su superficie que asciende a 450 ºF (505.4 K) y, está en contacto con aire a 100 ºF (311 K). Calcule, en unidades del sistema inglés y SI, el coeficiente de transferencia de calor y transferencia de calor/pie. La anchura de la pared es de 0,305 m Las propiedades físicas del aire a la temperatura de película son k = 0.0198 btu/h.pie. ºF 0.0343 W/m.K p = 0,0541 lbm/pie3 0.867 kg/m3 NPr = 0.690 μ = (0.0232 cp) x (2.4191) = 0.0562 Ibm/pie.h β= 1/408.2 = 2.45 x 10-3 K-1 β = 1/(460 + 275) = 1.36 X 10-3 R-1

2.32 x 10-5 Pa. s