BALANCE DE ENERGIA TRANSFERENCIA DE CALOR Mg. Luis Larrea Colchado PDF

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BALANCE DE ENERGIA TRANSFERENCIA DE CALOR Mg. Luis Larrea Colchado UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPÁN UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN Página 2 7) ¿Cuántos cubitos de hielo, de 25 gr a -10ºC de temperatura, serán necesarios para enfriar un vaso de 250 ml de zumo de naranja desde 25 hasta 10ºC? Considerar que dura...

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BALANCE DE ENERGIA TRANSFERENCIA DE CALOR

Mg. Luis Larrea Colchado þÿ

UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPÁN UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN

Página 2

7)¿ Cuánt osc ubi t osdehi el o,de25gra10º C det emper at ur a,s er ánnec es ar i ospar aenf r i arunvas o de250mldez umodenar anj ades de25has t a10º C?Cons i der arquedur ant eelpr oc es os epi er den alambi ent e2, 5kJ.( λhielo: 334 kJ/kg;

cp hielo: 2,09 kJ/kg.°K: cp Naranja: 4,18 kJ/kg.°C)

Solución: Por balance de energía sabemos que: Q=m∗Cp∗∆ T Calculamos el calor que pierde el zumo de naranja: kJ QNaranja =0.025 kg x 4.18 ℃+ ( 25−10 ) ℃ QNaranja =1.56 kJ calor a elimiar kg 0bs: Debemos saber que el Calor Total de fusión del hielo debe ser igual al calor que ha perdido para enfriar el zumo de naranja más el calor perdido al medio ambiente. Q=m∗¿

λhielo

QTotal−Fusion del Hielo =Q Naranja +QPerdida QTotal−Fusion del Hielo =1.56 kJ +2.5 KJ

Calculamos la masa de los cubitos de hielo que se necesitan para enfriar: m=

Q λhielo mhielo=

4.06 m =12 gr de hielo 334 hielo

8)Enunc ambi adordec al ors eenf r í an2500kg/ hdel ec heent er ades de78has t a30º C,ut i l i z ando aguac omomedi odeenf r i ami ent o.De t er mi narelc audalmás i c odeaguaques er ánec es ar i os ien elpr oc es os ec al i ent ades de10has t a20° C,c ons i der aqueelcp –

4.18 kJ/kg.°C mH

2

O

10 ℃

agua

e si gualal cp - Leche:

H4

Leche

L

2500 kg /h Solución:

Por balance de energía sabemos que:

30 ℃

mH O =Q Q ganado perdido 2

20 ℃

Q=m∗Cp∗∆ T

mH O∗Cp∗( ∆ T )=m Leche∗Cp∗( ∆ T ) 2

mH O∗( 20−10 ) ° C=2500 2

kg ∗( 78−30 ) °C h mH O∗( 10 )=¿ 2

m H O=¿ 2

120000 12000

kg h

kg h

9)Sedebenenf r i ar5000kg/ hdez umodeuvade s de70has t a25º C.Comolui dor ef r i ger ant es e ut i l i z aaguaa8º C,queenelpr oc es os ec al i ent ahas t a15º C,c ons i der aqueelcp – agua esi gual alcp - Leche: 4.18 kJ/kg.°C. Cal c ul arelc audalmás i c odeaguaquedeber áempl ear s e. mH

2

O

8℃

Zumo de Uva

5000

Kg h

25 ℃ 25 ℃

15 ℃

Solución: Por balance de energía sabemos que:

Qganado =Q perdido

Q=m∗Cp∗∆ T

mH O∗Cp∗( ∆ T )=mZumo deUva∗Cp∗( ∆ T ) 2

mH O∗( 15−8 ) ° C=5000 2

kg ∗( 70−25 ) ° C h mH O∗( 7 )=¿ 2

m H O=¿ 2

225000

32142.85

kg h

kg h de H 2 o

10)En un i nt er c ambi adordec al ors equi er en c al ent ar2000Kg/ h depur édepat at ade s de15 has t a50º C.Par al ac al ef ac c i óns edi s ponedeunc audalde1500Kg/ hdeagua95º C.¿A qué t emper at ur as eobt endr áelaguadelc ambi ador ?Dat o:(cp- puré: 3.75 kJ/kg.°C ; kJ/kg.°C mH O=1500 2

Kg h

T =95 ℃

2000

kg h T =50 ℃

T =15 ℃

C p =3.75

Solución:

kj kg ° C

T 4=? ?

cp-agua: 4.2

Por balance de energía sabemos que:

Qganado =Q perdido

mPure∗Cp−Pure∗( ∆ T )=m Agua∗Cp∗( ∆ T ) 2000

KJ KJ Kg kg ∗3.75 ∗( 50−15 ) ° C=1500 ∗4.2 ∗( 95−T sale−agua ) ° C hr Kg . ° C hr Kg . °C

262500

KJ =¿ hr

598500

T Sale−agua=¿

kJ hr

−6300 ¿ T sale−agua

53.33 °C

11) Sepr e t endec al ent ara85° C un c audalmás i c odel e c hede s nat adade3000kg/ h.Par aes t e pr oc es os edi s ponedeun c ambi adordec al oren elques ei nt er c ambi an 150kW.¿ Has t aqué t emper at ur as edeber ápr ec al ent arl al ec heant esdei nt r oduc i r l aalc ambi ador ?

Solución: Por balance de energía sabemos que:

Q=m∗Cp∗∆ T

kg ∗1 h h ∗4.18 kJ 3600 seg kJ =3000 ∗( 85−T ) ℃ 150 seg kg . ℃ 150

kJ kJ =296.08 −3.48∗(T ) seg seg

T =41.97 ℃

es la temperatura que deben precalentar laleche antes de introducir a l Intercambiador

12)

Sequi er enpr ec al ent ar10000kg/ hdeunac ei t evege t alenunc ambi adordec al orc ont r a5000 kg/ hdeagua.Sil at emper at ur adelaguaas ul l egadaalc ambi adore sde95º Cyaldej ar l ode40 º C yl at emper at ur ai ni c i aldelac ei t ee sde15º C,c al c ul araquet emper at ur aabandonar áel ac ei t ede li nt er c ambi ador .(cp aceite: 2.01 kJ/kg.°C; mH O=5000 2

T =95 ℃

kg h

cp agua: 4.2 kJ/kg.°C)

Aceite Vegetal

T 2 =? ?

10000

kg h

T =40 ℃

Solución: Qganado =Q perdido

Por balance de energía sabemos que: maceite∗Cp−aceite∗( ∆ T )=magua∗Cp∗( ∆ T ) 10000

Kg KJ kg KJ ∗2.01 ∗( T aceite−15 ) ° C=5000 ∗4.2 ∗( 95−40 ) °C hr Kg .° C hr Kg . ° C kJ =¿ hr

1155000

T Sale−aceite=¿

72.46 °C

20100 ¿T aceite −301500

kJ hr

13) Enuni nt er c ambi adordec al ors ec al i ent an4000l / hdez umodeuvade s de5has t a70º C.Par ae l c al ent ami ent os eut i l i z avapors at ur adoa5barabs o l ut osdepr es i ón.¿ Quéc audalmás i c odevapor s at ur ados ec ons umi r á? .Dat os : 2748.7 hsc=640.23 3

(cp zumo: 3,66 kJ/kg.°C; ρzumo: 1114.2 kg/m ; Hs =

)

PVapor− Seco=5 ¯¿ 4000< ¿ h Zumo de uva=¿ T =5 ℃

Solución:

mVapor=¿

¿?

T =70 ℃

Debes de recordar que:

ρ=

1000...