TRANSFERENCIA DE CALOR ACTIVIDAD TRABAJO COLABORATIVO 2

TRABAJO COLABORATIVO 2

TRANSFERENCIA DE CALOR

ACTIVIDAD TRABAJO COLABORATIVO 2

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

TRANSFERENCIA DE CALOR

2012

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 dimensión es de los ladrillos normales.

Si requiere de datos adicionales, supóngalos según su criterio.

CIRCUITO TERMICO

2. Una tubería de acero diámetro interior 4,68 cm, diámetro exterior 5,04 cm y 25 m 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.

Siendo:

Ra: Resistencia del jarabe, con ha=45 kcal/hrm2°c

R1: Resistencia del acero con K=43,26 W/m°C

r1: Radio interno tubería de acero, 0,0234 m

r2: Radio externo tubería de acero, 0,0252 m

L: Longitud de la tubería, 25 m

T: Temperatura del jarabe, 70°C

El flujo o transferencia de calor a través de la tubería está dado por:

[pic 10]

Resistencia por convección interna del jarabe es:

[pic 11]

Resistencia por conducción de la pared es:

[pic 12]

La resistencia total será:

R = Ra + R1 = 0,604*10-2 + 0,140*10-4 = 0,6054*10-2

Como las áreas exterior e interior son diferentes, es necesario especificar el área sobre la cual se calcula U, (el área de un cilindro varía en dirección radial).

En ingeniería normalmente se emplea el coeficiente total de transferencia de calor basado en la superficie externa del cilindro.

Basado en la superficie interior A1 se tiene

[pic 13]

Y sobre la superficie externa A2

[pic 14]

Cumpliéndose que U1A1 = U2A2

Siguiendo las generalidades para determinar U, al emplear el área externa A2 = 2𝜋rrL

A2 = 2𝜋r2L = 6.2831*0,0252*25 = 3,96 m2

[pic 15]

Flujo de Calor a través de la tubería:

[pic 16]

Caída de temperatura a través del la tubería de acero:

[pic 17]

3. Establezca el flujo de calor cuando la tubería del problema anterior está 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.

r3: radio de la segunda capa (fibra de vidrio) 0,0740 m

r4: Radio de la tercera capa (aluminio anodizado) 0,0750 m

R2: Resistencia de la fibra de vidrio con K0,055 W/m°C

R3: Resistencia del aluminio anodizado con K 201,24 W/m°C

Resistencia por la Fibra de vidrio:

[pic 18]

Resistencia Aluminio Anodizado:

[pic 19]

R = Ra + R1 + R2 + R3 = 0,604*10-2 + 0,140*10-4 + 0,125 + 0,424*10-6 =  0,1311

Flujo de Calor a través de la tubería:

[pic 20]

4. Por una tubería de acero de diámetro nominal 2", calibre 80, fluye vapor de agua a 220 F, (h = 1500 BTU/ hr ft2 F). La tubería se recubre con lana de vidrio en cañuelas de 2" de espesor; si el aire está a una temperatura de 60 °F, determine el flujo de calor y las temperaturas de interfase. Si requiere de datos adicionales, calcúlelos ò supóngalos según su criterio.

Para calcular el flujo de calor se toman las temperaturas en el interior de la tubería y la temperatura exterior, también algunos datos de tablas, para calcular las resistencias parciales y totales. Las resistencias de cada capa se calculan tomando una longitud de 10 pies.

De las tablas se tienes:

Para tubería de acero de diámetro nominal de 2”, calibre 80:

De= 2.375” = 0,197ft =0, 2ft    re = 0, 1ft

Di = 2.157” = 0, 18ftri = 0, 09    Xc = 0, 01 ft

Lana de vidrio r = 0,1    Xc= 2” = 0,166 ft   r3 = 0,266

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