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Ejercicio de transferencia de calor de efecto doble en corriente continua
Tipo: Ejercicios
1 / 11
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República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria , Ciencia y
Tecnología
Universidad Politécnica Territorial de Yaracuy “Arístides Bastidas”
P.N.F. Procesamiento y Distribución de Alimento
Independencia – Estado Yaracuy
Estudiante: Nelvicson Delgado
Exp. 44358
Unidad Curricular: Operaciones Unitarias II
Profesor: Daniel Ortiz
Trayecto III
V2 = ¿?
Hv2 = ¿?
V1 = ¿?
Hv1 = ¿?
L1 = ¿?
XL2 = ¿?
S1 = ¿?
S2 = ¿?
L2 = 4358 Kg/h
XL2 = 0,
So = ¿?
PSo = 1,8 Kp/cm
TSo = ¿?
F = ¿?
Xf = 0,
Tf = 22 ˚C
acidificante. Debido a costos de transporte es conveniente obtenerlo como
zumo concentrado, lo que se realiza en una etapa de evaporación. Una
industria de la India desea obtener 4358 Kg/h de zumo concentrado de 62 °Brix
a partir de un zumo de 10 °Brix, para lo que estudian la posibilidad de instalar
un simple efecto con compresión mecánica del vapor, o bien un doble efecto
que opere en corriente directa. Los coeficientes globales de transmisión de
calor del primer y segundo efectos son 2.100 y 1.750 W/(m2·°C),
respectivamente. El alimento se encuentra a 22 °C, mientras que el zumo de
62 °Brix no puede soportar temperaturas superiores a 70 °C. La industria
dispone de una corriente de vapor saturado a 1,8 Kp/cm2, que se utiliza para
realizar la concentración del zumo. Calcular:
a) El caudal de zumo de 10 °Brix que se puede concentrar y el consumo de vapor
vivo de 1,8 Kp/cm?
Datos y notas:
Los zumos cuyo contenido en sólidos solubles sea inferior a 18 °Brix no
presentan aumento apreciable en su punto de ebullición.
Calor específico de los zumos de tamarindo:
Cp = 4,18 + (6,84 · 10
− 5
T – 0,0503) Xs KJ/(Kg·K)
en la que Xs es el porcentaje en sólidos solubles y T la temperatura en Kelvin.
T = 70 °C
T = ¿?
F=27019,60 Kg/h
Ecuación 1
i
2
i
2
i
27019,60 Kg/h− 4358 Kg /h
i
=11330,80 Kg/ h
Balance de masa (Efecto 1)
F+ So=V
1
1
1
1
1
1
1
1
=27019,60 Kg/ h−11330,80 Kg/h
1
=15688,80 Kg/ h
Balance en sólidos (Efecto 1)
1
F 1
1
v 1
1
L 1
1
F 1
1
L 1
L 1
1
F 1
1
L 1
L 1
Presión del agua saturada
So
= 1 , 8 Kp/cm
2
1 Kp
10000 cm
2
1 m
2
=176,400 N /m
2
1 Kpa
1000 Pa
= 176 Kpa
Según la tabla B.1.2 de entrada de presión de agua saturada a una presión
de
175 Kpa la temperatura es de
y a
200 Kpa la temperatura es de
Como nuestra presión es de 176 Kpa se debe realizar una interpolación para
determinar cuál es la temperatura precisa y su calor latente.
Se obtuvo que la temperatura del agua saturada de entrada y el calor latente que
esta presenta es de:
So
λ=2213,10 KJ / Kg
Variación de temperatura
1
So
1
2
1
2
G
1
2
G
So
1
1
2
G
So
2
1
So
1
1
So
1
1
1
2
1
2
2
1
2
2
2
Calor especifico en el flujo de alimentacion
F
= 22 ° C Equivalente a 295 , 15 K
Cp F=4,18+(6,84 · 10
− 5
T – 0,0503) Xs KJ /( Kg·K )
Cp F=4,18+( 0,0000684. 295 , 15 – 0,0503) 0,
Cp F=4,18+(−0,003011174 )
Cp F= 4 , 176 KJ / Kg. K
Calor especifico en el concentrado 1
1
= 21 , 01 ° C Equivalente a 294 , 16 K
Cp L 1
− 5
T – 0,0503) Xs KJ /( Kg·K )
Cp L
1
Cp L
1
Cp L
1
KJ / Kg. K
Calor especifico en el concentrado 2
2
= 25 , 21 °C Equivalente a 298 , 36 K
Cp L 2
− 5
T – 0,0503) Xs KJ /( Kg·K )
Cp L
2
Cp L 2
Cp L
2
KJ / Kg. K
Entalpia en el flujo de alimentacion
F
=CpF
F
−Tref
F
KJ / Kg. K ( 295 , 15 − 273 , 15 ) K
F
KJ / Kg. K
Entalpia en el efecto 1
F
+So. λ 1 =( F−L
1
V 1
1
L 1
27109,60 ( 91,87) + So ( 2213,10)=¿
1
1
2482290,65+2213,10. So=72090204,47−¿
1
1
2213,10. So+2482290,65−72090204,47=− 2270 , 69. L
1
2213,10. So−69607913,35=−2270,69. L
1
2213,10. So=−2270,69. L
1
So=
1
So=−1,02. L
1
(Ec.2)
Balance de energía en el efecto 2
1
L 1
1
V 1
2
V 2
2
L 2
2
S 2
1
L 1
1
V 1
S 2
2
V 2
2
L 2
1
L 1
1
. λ 2 =V
2
V 2
2
L 2
Conociendo que
1
1
y
2
1
2
1
L 1
1
). λ 2 =(L
1
2
V 2
2
L 2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Kg /h
Ecuación 2
So=−1,02. L
1
So=−1,02. 15894,35+31452,
So=− 1 6212,23+31452,
So=15240,44 Kg/h
Flujo de vapor en el efecto 1
1
1
1
=27019,60 Kg/h−15894, Kg /h
1
=11125,25 Kg/h
Flujo de vapor en el efecto 1
2
1
2
2
=11125,25 Kg/h− 4358 Kg/h
2
=6767,25 Kg/h
