TRANSFERENCIA DE CALORPractica 23 de Junio 2008

Profesor: Adelqui Fissore Sch.Ayudante: Esteban Reyes Ch.

Problema 2

En un intercambiador tubo carcaza se calienta agua a razon de 0,378 [kg/s] desde 10 [◦C]hasta 37,8 [◦C] con un aceite de calor especifico de 1680 [J/kgK] y que se enfrıa de 93,3 [◦C] a48,9 [◦C]. Si el agua tiene 2 pasos por la carcasa y el aceite 4 pasos por los tubos, calcular el areade transferencia. Considere U=1136 [W/m2◦C].

Antes de desarrollar el ejercicio se debe entender otra clasificacion de los intercambiadores de calor. Estose muestra en la figura 1

Figura 1: Clasificacion.

Con lo anterior claro, podemos darnos cuenta que estamos frente a la configuracion b) de la figura 1. Paranuestro problema podemos realizar el esquema siguiente (figura 2):

Figura 2: Esquema Problema 2.

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Este problema podemos resolverlo utilizando el metodo del rendimiento (segun apuntes de clases). Laidea es utilizar un factor de correccion F , donde F es una medida de la desviacion de la ∆Tln con respeto a losvalores correspondientes para el caso de contraflujo. El factor F se obtiene de graficos para IC de tubo coraza yde flujo cruzado. Para ingresar a los graficos en busca de F , se deben calcular dos razones P y R, las cuales sedefinen como:

P =to − tiTi − ti

R =Ti − To

to − ti

En donde los subındices i y o se refieren a la entrada y salida respectivamente. Poner ojo que para unintercambiador de tubo carcasa T y t representan las temperaturas lado carcasa y lado tubo respectivamente(ver esquema 3).

Figura 3: Grafico Utilizadado (Incropera).

Ahora calculando:

P =to − tiTi − ti

=48,9 − 93,310 − 93,3

= 0,529

R =Ti − To

to − ti=

10 − 37,848,9 − 93,3

= 0,626

Con los valores de P y R calculados, se obtiene del grafico 3 que F=0,97.

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Con lo anterior se calcula lo pedido de la siguiente forma. Considerando el grafico siguiente (figura 4) paracalcular la temperatura media logaritmica.

Figura 4: Grafico Sistema.

De lo anterior

∆To = 93 − 37,8 = 55,2

∆TL = 48,9 − 10 = 38,9

∆Tln =55,2 − 38,9

LN(55,2/38,9)= 46,57

Calculando el calor Q por el lado del agua:

Q = ˙magua · Cpagua· (Tsalagua

− Tentagua) = 0,378 · 4180 · (37,8 − 10) = 43925 [kW ]

Ahora utilizando la ecuacion:

Q = A · U · ∆Tln · F

Se puede despejar A, quedando:

A =Q

U · ∆Tln · F=

439251136 · 46,57 · 0,97

= 0,856[m2]

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