Problema 11-63 Cengel. Método LMTD.
Summary
TLDREl script describe un proceso para resolver el problema 11 de calentar alcohol etílico utilizando un intercambiador de calor. Se detalla el uso de dos pasos por la coraza y ocho por los tubos, con el alcohol aumentando de 25 a 70 grados Celsius a una tasa de 2.1 kg/s. El intercambio de calor se realiza con agua, y se aplica el método de la diferencia logarítmica para calcular el flujo de calor. Se menciona la configuración de contracorriente y se utiliza una tabla para determinar el factor de corrección. El resultado es un área superficial de 13.94 metros cuadrados necesaria para el intercambio eficiente de calor.
Takeaways
- 🔍 Se aborda el problema del intercambiador de calor para calentar alcohol etílico.
- 🌡️ El alcohol se calienta de 25 a 70 grados Celsius a una razón de 2.1 kg/s.
- 💧 El calentamiento se realiza utilizando agua como fluido de calor.
- 🚰 El agua entra a 95 grados y sale a 45 grados, actuando como fluido caliente.
- 🔨 El coeficiente de transferencia de calor total es de 950 W/m²K.
- 📐 El área superficial de transferencia de agua y el intercambiador es fundamental para el cálculo.
- 📈 Se utiliza el método de la diferencia logarítmica para calcular el flujo de calor.
- 🔥 El flujo de calor se calcula como 252 kW para el alcohol.
- 💦 La cantidad de energía transferida es la misma que absorbe el alcohol y la que transfiere el agua.
- 📊 Se requiere determinar el factor de corrección para la configuración de dos pasos por la coraza y 18 pasos por los tubos.
- 🏗️ El cálculo finaliza con la obtención de una superficie de 13.94 m² para el intercambio efectivo.
Q & A
¿Cuál es el problema que se resuelve en el script?
-El problema trata de calentar alcohol etílico utilizando un intercambiador de calor en dos pasos, con el objetivo de aumentar la temperatura del alcohol de 25 a 70 grados Celsius.
¿Cuál es la razón de cambio de temperatura en el intercambiador de calor?
-La razón de cambio de temperatura es de 2.1 kilogramos por segundo, lo que indica la cantidad de alcohol etílico que se calienta en el proceso.
¿Cómo se calienta el alcohol en el intercambiador de calor?
-El alcohol se calienta en los tubos del intercambiador de calor, utilizando agua como agente de calentamiento que fluye por la coraza del CP.
¿Cuál es la temperatura de entrada y salida del agua en el intercambiador de calor?
-El agua entra a 95 grados Celsius y sale a 45 grados Celsius, lo que indica la transferencia de calor del agua al alcohol etílico.
¿Cuál es el coeficiente de transferencia de calor total en el intercambiador de calor?
-El coeficiente de transferencia de calor total es de 950, lo que mide la eficiencia del intercambio de calor entre el agua y el alcohol etílico.
¿Cómo se determina el flujo de calor en el intercambiador de calor?
-El flujo de calor se determina utilizando la fórmula Q = m * cp * ΔT, donde Q es el flujo de calor, m es la masa del alcohol, cp es su capacidad calorífica específica y ΔT es la diferencia de temperatura.
¿Cuál es la superficie de transferencia de calor utilizada en el cálculo?
-La superficie de transferencia de calor es de 13.94 metros cuadrados, la cual se calcula utilizando el factor de corrección y la diferencia logarítmica de las temperaturas en los extremos del intercambiador.
¿Qué es la diferencia logarítmica y cómo se utiliza en este caso?
-La diferencia logarítmica es una técnica para calcular la disminución exponencial de la temperatura a lo largo del intercambiador de calor. Se utiliza para determinar la superficie de transferencia de calor y mejorar la precisión del cálculo.
¿Qué es el factor de corrección y cómo se determina?
-El factor de corrección es un valor que se utiliza para ajustar el cálculo de la superficie de transferencia de calor en intercambiadores de doble tubo o similares. Se determina a partir de tablas o fórmulas específicas para la configuración del intercambiador.
¿Cómo se calcula la energía transferida al alcohol etílico y la energía que absorbe?
-La energía transferida al alcohol y la energía que absorbe se calcula a partir del flujo de calor, el cual es igual a la energía que el agua transfiere al alcohol. Esto se deduce del coeficiente de transferencia de calor y las diferencias de temperatura.
¿Qué se entiende por corriente contraflujo en el intercambiador de calor?
-La corriente contraflujo es una configuración en la que el fluido caliente (agua) y el fluido frío (alcohol etílico) se mueven en direcciones opuestas a través del intercambiador de calor, lo que permite una mayor eficiencia en la transferencia de calor.
¿Cuál es la importancia de las cuatro temperaturas mencionadas en el script?
-Las cuatro temperaturas son cruciales para entender el funcionamiento del intercambiador de calor y para realizar los cálculos necesarios. Representan las temperaturas de entrada y salida del agua y del alcohol etílico, y son necesarias para aplicar el método de la diferencia logarítmica.
Outlines
🔧 Resolución del problema de intercambio de calor
En este párrafo se aborda el problema 11 de resolución de un intercambio de calor, donde se utiliza un intercambiador de calor de dos pasos por la coraza y dos pasos por los tubos, para calentar alcohol etílico. El alcohol se calienta en los tubos, pasando de una temperatura de 25 grados a 70 grados, a una tasa de 2.1 kilogramos por segundo. El calentamiento se realiza mediante el uso de agua, la cual fluye a través de la coraza del intercambiador. Se menciona el coeficiente de transferencia de calor total y el área superficial de transferencia, y se utiliza el método de la media logarítmica para calcular el flujo de calor. Se detallan los datos del fluido frío (alcohol etílico) y caliente (agua), así como la relación entre la energía transferida y absorbida. Finalmente, se calcula el flujo de calor y se menciona el factor de corrección para configuraciones de intercambiadores de doble tubo.
📊 Análisis de la configuración de intercambio de calor y cálculos
Este párrafo se centra en el análisis de la configuración de intercambio de calor, específicamente en la diferencia de temperatura y el factor de corrección para un intercambiador de calor de dos pasos por la coraza y dos pasos por los tubos. Se discuten las entradas y salidas de agua y alcohol, y se abordan los parámetros s&p y p en detalle. Además, se menciona un error en una gráfica y se corrige, se calcula el área superficial necesaria para el intercambio 2 y se concluye el análisis de la configuración de intercambio de calor.
Mindmap
Keywords
💡Intercambiador de calor
💡Coraza
💡Tubos
💡Alcohol etílico
💡Coeficiente de transferencia de calor
💡Área superficial de transferencia
💡Flujo de calor
💡Temperatura de entrada y salida
💡Metodo de la media logarítmica
💡Factor de corrección
💡Superficie de transferencia
Highlights
Se utiliza un intercambiador de calor con dos pasos por la coraza y ocho pasos por los tubos para calentar alcohol etílico.
El alcohol etílico se calienta desde 25°C hasta 70°C a una tasa de 2.1 kilogramos por segundo.
El calentamiento se realiza mediante agua, con entrada a 95°C y salida a 45°C.
El coeficiente de transferencia de calor total es de 950.
Se emplea el método de la media logarítmica para calcular el flujo de calor.
El flujo de calor se calcula como 252 kilos por segundo.
El agua y el alcohol están trabajando en contracorriente en el intercambiador.
Las cuatro temperaturas clave del proceso son 95°C, 70°C, 45°C y 25°C.
La energía transferida al alcohol es la misma que la energía que absorbe el agua.
El flujo mágico se determina dividiendo el flujo de calor por la diferencia de temperatura.
Se despeja la superficie para el área superficial de la transferencia del intercambiador.
El factor de corrección es necesario debido a la configuración de contracorriente y no de doble tubo.
El factor de corrección se determina utilizando la tabla para dos pasos por la coraza y 18 pasos por los tubos.
Las diferencias de temperatura para el cálculo son 95 - 70 = 25 y 25 - 45 = -20.
El promedio de las diferencias de temperatura es de 22.5°C.
El área superficial del intercambiador se calcula como 13.94 metros cuadrados.
El cálculo del área superficial es crucial para el diseño y la eficiencia del intercambiador.
Transcripts
vamos a resolver el problema 11 63
dice se usa un intercambiador de calor
de tu voz y coraza con dos pasos de dos
pasos por la coraza y ocho pasos por los
tubos para calentar alcohol etílico
el alcohol se calienta en los tubos
desde 25 hasta 70
la razón de 2.1 kilogramos por segundo
el calentamiento se va a realizar por
medio de agua
obviamente el agua por la coraza del cp
entra por el lado del casco a 95 y sale
a 45 si el coeficiente de transferencia
de calor total es de 950
el área superficial de la transferencia
de link de el agua y el área superficial
de transferencia del intercambiador aquí
vemos el diagrama
según vemos está trabajando a
contracorriente en el agua / jorge donde
está saliendo el alcohol en típico
tenemos las cuatro temperaturas entonces
eso nos permite utilizar el método de la
media logarítmica
las diferencias de temperatura anoté ya
los datos 2.1
lo básico del fluido frío que es el
alcohol etílico gestándose psc calientes
de 25 a 70 directamente con esto puedo
calcular el flujo de calor
flujo más icopor cp por la diferencia de
temperaturas y lista tenemos 252 kilos
watts
para el agua el problema nos proporciona
tanto el cp es agua como las
temperaturas de entrada y de salida y
como sabemos que se transfiere la misma
cantidad que absorben la energía que le
transfiere pero que pierde la energía
que absorbe que está absorbiendo el
alcohol los entonces de ahí podemos
determinar el flujo mágico
simplemente dividiendo
/ m
por del tate o muy bien
lo que queremos es terminar en la
superficie para el área superficial
también la vamos a despejar de la
relación o igual a 1 ahora s porque el
tate logarítmico
ya tengo la q lo único que necesito
entonces es la diferencia de
temperaturas de rítmica y con el factor
de corrección
efe porque tenemos una configuración que
no es del doble tubo
vamos entonces a escribir
las diferencias de temperatura para eso
si está trabajando a contracorriente
llamémosle a un extremo del extremo uno
y otro el extremo dos entonces
tendríamos en el extremo 1
95 - 70 si quieres lo escribimos así
directamente
25 en el otro extremo son
25 y 45 son 20
y listo esto
quiere decir que nos va a salir
un promedio de 22.5 prácticamente porque
recuerden que la diferencia entre estos
dos valores es muy pequeña es del 20% y
eso significa que en promedio aritmético
notar lo mismo que un promedio del
logaritmo y comer
los valores
sabemos por otro lado
4
si por un intercambiador de doble tubo
ya terminé el problema ya no más
/ q entre el producto de un ponente
upper pero como no es el caso entonces
necesito determinar el factor de
corrección
en los establos
y aquí está
es la que vamos a usar porque es la
tabla para dos pasos por la coraza como
es nuestro caso
múltiplo de 4 pasos por los tubos en
nuestro caso 18 pasos por los tubos ya
tengo marcada y el punto que más
que nos da miren como mis lo hacemos
vamos a determinar
y para metro r recuerden lean el texto
en el vídeo que les mande 1 y 2 se
refieren a entrada y salida 1 centrada 2
salida independientemente de cómo esté
operando y en segundo lugar mayúscula
quiere decir coraza minúscula quieren si
tú ves como el agua es la actual por la
coraza entonces ésta es de uno
mayúscula
este dos se mostraron
y estas son las mías
la entrada
y salida
escribimos entonces las definiciones de
s&p
tengo 1
menos
de uno menos de dos artículos entre
lo mismo pero muscular
ese es r por eso yo sé la gráfica de uno
en realidad debe ser 1 punto
11 debe ser un poquito más abajo
y el parámetro p
las minúsculas
de 2 - 1
/
en 1
minúscula menos de 1
[Música]
listo punto 64 por eso yo estoy leyendo
aquí
265 puntos 84 un poquito antes fíjense
que aquí lo hace mal debería ser
prácticamente punto 85 y luego poner
aquí unos 85
tras semana la recta no le hagan caso a
esta deben ser punto 85 y ahora sí en el
área superficial es igual a cu
entre el producto de uno por el factor
de corrección x
la diferencia
de entender a todos el romelio logaritmo
y listo 13.94 metros cuadrados de arén
superficiales lo que necesitamos en ese
intercambio 2
terminamos
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