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DISEÑO DE PLANTAS QUÍMICAS I
Tarea practica N° 7
INTERCAMBIADORES DE CALOR
- Se desea calentar 75 kg/min de agua desde 50 °C hasta 80 °C por medio de
aceite que tiene un calor especifico de 1.9 J/gr K. El intercambiador de calor
que va a usarse es del tipo de doble tubo con flujos encontrados. El aceite
debe entrar a 110 °C y salir a 70 °C. Se estima que el coeficiente total de
transferencia de calor es igual a 350 W/m
2
K. Calcule el área de transferencia
de calor.
SOLUCIÓN
W
H2O
= 75 kg/ mins T f
= 50 °C = 323 K T
c
= 110 °C = 383 K
U = 350 W/m
2
°C T
f
= 80°C = 353 K T
c
= 70 °C = 343 K
C
P H2O
= 4.2 kJ/kg °C
Q = w H2O
x C p
x (T f
- T
f
Q= 75
kg
mins
x 4.
kJ
kg K
x ( 353 − 323 ) K
Q= 9450
kJ
mins
x
1 W
kJ
mins
= 157500 W
∆ TLM =(T
¿ c 1 −T
f 2
(T ¿¿ c 2 −T
f 1
ln
(T
¿ c 1 −T
f 2
(T
¿ c 2 −T
f 1
ln (
∆ TLM =24.66 ° C=297.66 K
A=
Q
U x ∆ TLM
157500 W
W
m
2
K
x 297.66 K
A=1.51m
2
- Se va a calentar agua en un intercambiador de tubo doble a contraflujo, desde
20 °C hasta 80 °C, a razón de 1.2 kg/s. El calentamiento se va a realizar por
medio de agua geotérmica de la que se dispone a 160 °C con un gasto de
masa de 2 kg/s. El tubo interior es de pared delgada y tiene un diámetro de 1.
cm. Si el coeficiente de transferencia de calor total del intercambiador es de
640 W/m2 °C. Determinar la longitud requerida de este intercambiador para
lograr el calentamiento deseado. (Datos: Calores específicos del agua y del
fluido geotérmico son 4.18 y 4.31 kJ/kg °C)
SOLUCIÓN
Agua fría
Agua Geotérmica
T
f
= 20 °C T
c
= 160 °C
T
f
= 80 °C T
c
w H2O
= 1.2 kg/s w GEOTÉRMICA
= 2 kg/s
C
P H2O
= 4.18 kJ/kg °C C P GEOTÉRMICA
= 4.31 kJ/kg °C
D = 1.5 cm = 0.015 m
U = 640 W/ m
2
°C
Q=w
H 2 O
x C
P H 2 O
x (T
f 2
−T
f 1
Q=1,
kg
s
x 4.
kJ
kg ° C
x ( 80 − 20 ) ° C
Q= 301
kJ
s
x
1 kW
kJ
s
= 301 kW
Q=w
GEOTÉRMICA
x C
P GEOTÉRMICA
x (T
c 1
−T
c 2
T
c 2
=T
c 1
Q
w
GEOTÉRMICA
x C
P GEOTÉRMICA
T
c 2
= 160 ° C−
kJ
s
kg
s
x 4.
kJ
kg ° C
T
c 2
= 125 ° C
∆ TLM =(T ¿ ¿ c 1 −T
f 2
(T
¿ c 2 −T
f 1
ln
(T
¿ c 1 −T
f 2
(T
¿ c 2 −T
f 1
ln (
∆ TLM =91,9° C
A=
Q
U x ∆ TLM
301 000 W
W
m
2
°C
x 91.9° C
=5.12 m
2
20°C 80°C
160°C
Tc2 = ¿?
D = 1.5 cm
P=
t
2
−t
1
T
1
−t
1
R=
T
1
−T
2
t
2
−t
1
Según gráfica de factor de corrección.
Ft = 0.
U =
hi
ho
W
m
2
°C
W
m
2
° C
W
m
2
°C
Q= A x U x LMTD
Q=3.77 m
2
x 21.
W
m
2
° C
x 24.7 ° C
a)
Q= 1830 W
U =
hi
ho
W
m
2
°C
W
m
2
° C
m
2
° C
W
W
m
2
°C
Q= A x U x LMTD x Ft
Q=3.77 m
2
x 21.
W
m
2
° C
x 24.7° C x 0.
b) Q= 1805 W
Chávez Cornejo Samuel David
