Emplee las dimensiones de los ladrillos normales

INTRODUCCION

Con Este trabajo aprendimos los principios básicos de los mecanismos de transferencia de calor en los procesos de industrialización de alimentos. La importancia de esta materia radica cuando en los procesos de alimentos es retirado o adicionado el calor para lograr la conservación; ya sea en procesos de refrigeración, congelación, esterilización o pasteurización.

La refrigeración implica transferir la energía del cuerpo que pretendemos enfriar a otro, aprovechando sus propiedades termodinámicas. La temperatura es el reflejo de la cantidad o nivel de energía que posee el cuerpo, ya que el frío propiamente no existe, los cuerpos solo tienen más o menos energía térmica. De esta manera enfriar corresponde a retirar Energía (calor) y no debe pensarse en términos de " producir frío o agregar frío".

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Este trabajo comprenden dos actividades, la primera actividad son 16 ejercicios resueltos referente al contenido de la unidad 2 del modulo y la segunda actividad el desarrollo de cuatro plantas virtuales propuestas en el software plantasvirtuales.unad.edu.co.

ACTIVIDADES

Resolver los siguientes ejercicios:

1 Elabore el circuito térmico y la hoja de cálculo para el flujo de calor a través de las paredes de un cuarto frío de acuerdo a los siguientes datos.

Temperatura ambiente interior -2 °C

Coeficiente de película 18 Kcal /hr m2 °C

Temperatura aire exterior 30°C

Coeficiente de película 8 Kcal /hr m2 °C

Pared interior, refractario K 0,07 Kcal /hr m °C

Pared exterior, ladrillo K 6,00 Kcal /hr m °C

Emplee las dimensiones de los ladrillos normales.

Si requiere de datos adicionales, supóngalos según su criterio.

1. Suponemos que el área de transferencia es por m2, A = 1 m2

2. Las dimensiones de los ladrillos son .1*.05*.12 m.

3. ∆T⁄R=(∆T_la)⁄R_la =(∆T_ref)⁄R_ref

4. R_la=X_la⁄((A_la*K_la))

5. R_ref=X_ref⁄((A_(ref*) K_ref))

6. q=∆T⁄R

Hallando las resistencias:

R_la=0,12m/(1m^2*6 Kcal⁄(hrm°c))=0,02hr°c/Kcal

R_ref=0,12m/(1m^2*0,07 Kcal⁄(hrm°c))=1,71hr°c/Kcal

La cantidad de calor q:

q=∆T/(R_la+R_ref )=((30-(-2))°c)/((0,02+1,71)hr°c/Kcal)=(32°c)/(1,73hr°c/Kcal)=18,49Kcal/hr

La temperatura de la interfase

∆T/R=∆T/R_lad =((30-T_inter )°C)/(1,71hr°c/Kcal)

Remplazando

(18,49 Kcal/hr)*(1,71hr°c/Kcal)=(30-T_inter )°C

(31,61-30)°C=T_inter

T_inter=-1,61°c

2. Una tubería de acero diámetro interior 4,68 cms, diámetro exterior 5,04 cms y 25 metros de longitud recibe jarabe a 70°C, y lo entrega a un enfriador. Teniendo como coeficiente interior (del jarabe) 45 Kcal/hr m2 °C y exterior de 12 Kcal/hr m2 °C, Determine el flujo de calor a través de la tubería y la temperatura de la interfases, asumiendo que la temperatura del jarabe es constante a lo largo de la tubería.

K_acero=40Kcal⁄(hrm°C)

r_1=0,0468m r_2=0,0504m L=25m T_int=70°C T_ext=30°C(supuesta)

H_a=45 Kcal⁄(hrm^2°C) H_b=12 Kcal⁄(hrm^2°C)

ln⁡〖R_2/R_1 =〗 ln⁡〖0,0504/0,0468〗=0,0741

q=∆T/R=UA∆T

La resistencia, por convección interna.

R_a=1/(2πr_1 LH_a )=1/(6,28(0.0468)(25)(45))=0,003024419hr°C/ Kcal

La resistencia, por conducción de la pared.

R_p=ln⁡〖r_2/r_1 〗/2πKL=0,0741/(6.28(40)(25))=0,000011799hr°C/ Kcal

La resistencia, por convección del fluido.

R_b=1/(2πr_2 LH_b )=1/(6,28(0,0504)(25)(12))=0,010531459hr°C/ Kcal

La resistencia total:

R_t=R_a 〖+R〗_p+R_b==,01356hr°C/ Kcal

El flujo de calor:

q=∆T/Rt =((70-30)°C)/(0,0135hr°C/ Kcal)=2962,96Kcal/hr

La temperatura de la interfase:

∆T_acero=R_a/R_b *∆T_t=0,0030/0,0135*40°C=0,22°C

Se observa que la caída de temperatura a través de la pared de la tubería metálica es ínfima.

Establezca el flujo de calor cuando la tubería del problema anterior esta recubierta de un aislamiento de fibra de vidrio de 2” de espesor y lámina de aluminio anodizado de 1 mm, teniendo los mismos coeficientes de película.

Al agregar dos capas más de material aislante se deben calcular dos resistencias adicionales, debidas a la fibra de vidrio y el aluminio.

Kfibra = 0.038Kcal /hr m °C

Kaluminio

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