Problemas Resueltos de Transferencia de Calor - Antonio ...

PROBLEMAS RESUELTOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR ANTONIO VALIENTE

Problema 1.13 ?Qu? cantidad de calor hay que adicionar a 400 m3 de un gas medido a 0?C y 1 atm para que

pase de 30?C a 425?C? El an?lisis de este gas proporciona 10% de SO2, 12% de O2 y 78% de N2 en volumen.

RESOLUCI?N

1. Traducci?n

V = 400 m3 T0 = 0?C P0 = 1 atm

T1 = 30?C P1 = 1 atm T2 = 425?C

10% SO2 vol 12% O2 vol 78% N2 vol

2. Planteamiento 2.1. Masa

2.2. Calor

=

)

= ''

'*+

= = 0

0

=

+

4

+ 2

+

+

(44

+

+4

+

+4)

3

09 = 0' '

3. C?lculos 3.1. Masa y moles

1(400)

=

= 17.86

0.082(273)

= 0.1 64 + 0.12 32 + 0.78 28 = 32.08

 = ? = 572.94

3.2. 0

0

JK

425?C 0?C

=

7.5

?C

0

OJK

425?C 0?C

=

11.2

?C

0

PK

425?C 0?C

=

7.2

?C

QRS0 = 7.5 0.12

+ 7.2 0.78

+ 11.2 0.2

= 7.63 ?C

3.3. Calor

= 17.86 ?7.63 ?C ? 425 - 30 ?C = 53,827.36 kcal 3.4. 0 con a, b y c

a

N2

6.524

SO2

7.116

O2

6.148

b x 103 1.25 9.512 3.102

c x 10-6 -0.001 3.511 -0.923

0 = 6.524 0.78 + 7.116 0.1 + 6.148 0.12 = 6.52 ? 10\ = 1.25 0.78 + 9.612 0.1 + 3.102 0.12 = 2.29 ? 10_` = -0.001 0.78 + 3.511 0.1 ? 0.923 0.12 = 6.52

0

=

6.52

+

2.29?10\

303

+ 2

698

+

0.24?10_`

3034

+

303?698 3

+

6984

=

7.729

?C

3.5. Calor

= 17.86 ?7.729

? 425 - 30 ?C = 54,525.77 kcal

?C

4. Resultado El calor requerido es de 54,525.77 kcal

Problema 1.15 Calcule la cantidad de calor que hay que adicionar por mol de la siguiente mezcla gaseosa para pasarla de 100?C a 1,000?C.

1. Traducci?n

T1 = 100?C T2 = 1,000?C 2. Planteamiento

2.1. Calor

H2O

75%

CO

15%

CO2

7%

CH4

3%

1 kgmol

bKJ = 0.75 cJ = 0.15 cJK = 0.07 cbd = 0.03

2.2. 0

= 0 = 0 1,000 - e - 0(100 - e)

09 = 0' '

3. C?lculos 3.1. 0 a 1,000?C

0 = 7.2 0.75 + 7.9 0.15 + 12 0.07 + 14.7 0.03 = 8.44

3.2. 0 a 100?C

0 = 6.8 0.75 + 7.2 0.15 + 9.2 0.07 + 8.5 0.03 = 7.419

3.3. Calor

= 1 ?8.44

?1,000?C - 1 ?7.419

?100?C = 57702.1 kcal

?C

?C

3.4. 0 con a, b y c

a

H2

6.947

CO

6.42

CO2

6.214

CH4

3.381

b x 103 -0.2 1.665

10.396 18.044

c x 10-6 0.481 -0.196 -3.545 -4.3

0 = 6.947 0.75 + 6.42 0.15 6.214 0.07 + 3.381 0.03 = 6.708 ? 10\ = -0.2 0.75 + 1.665 0.15 + 10.396 0.07 + 18.044 0.03 = 1.367 ? 10_` = 0.481 0.75 - 0.196 0.15 - 3.545 0.07 - 4.3 0.03 = -0.0464

0

=

6.708

+

1.367?10\

1273 + 2

373

-

0.0464?10_`

12734

+

1273?373 3

+

3734

=

7.798

?C

3.5. Calor

= 1 ?7.798 ?C ? 1000 - 100 ?C = 7018.65 kcal 4. Resultado El calor requerido es de 7018.65 kcal

Problema 1.17 Se desea calentar 2000 l/h de pur? de tomate desde 20?C hasta 80?C, utilizando vapor saturado a 220?C.Si el vapor cede su calor latente y sale como l?quido saturado, ?qu? cantidad de vapor se requerir??

RESOLUCI?N

1. Traducci?n

T1 = 30?C T2 = 80?C T3 = 220?C

T4 = ? Ca1 = 2000 l/h

2. Planteamiento 2.1. Balance de materia

2.2. Balance de energ?a

L1 = Ca1r1 L1 = L2 G3 = L4

Q perdido = Q ganado G3H3 + L1H1 = L2H2 + L4H4 G3(H3 - H4) = L1(H2 - H1) G3(H3 - H4) = L1Cp(T2 - T1)

3. C?lculos 3.1. Masa de pur?

+ = 2000 1.09 = 2180

3.2. Entalpias de vapor de tablas

\ = 669.3 j = 225.3

3.3. Balance de energ?a

 ................
................

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