Problema 11-63 Cengel. Método LMTD.

Summary

El 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.