TRANSFERENCIA DE CALOR

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

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DOCENTE: Dr. Guillermo Evangelista Benites

ALUMNOS:

Abanto Ruiz Jimena Alexandra  

Chiclayo Miranda César David

Cholan Huatay Alex Jhonatan

Juarez Benites David Jhardel

Luna Victoria Rios Josue Alejandro  

Moran Guillermo Daniel Eduardo

Pumachaico Velasquez Mirco Andre

Ramírez Afiler Pamela Del Carmen  

Rosas Segura Henrik Alexandre  

Segura Layza Daniel Pier [pic 3]

TRANSFERENCIA DE CALOR

TAREA N°14

8.5-2 Evaporación de una solución de azúcar en un evaporador de efecto múltiple. Un evaporador de efecto triple con alimentación hacia adelante está evaporando una solución de azúcar con EPE despreciable (menos de 1.0 K, que no se tomará en cuenta) desde 5% de sólidos en peso hasta 25% de sólidos. Se usa vapor de agua saturado a 205 kPa abs. La presión en el espacio de vapor del tercer efecto es 13.65 kPa. La velocidad de alimentación es 22 680 kg/h Y la temperatura, 299.9 K. La capacidad calorífica del líquido es cp = 4.19 - 2.35 x, y cp está en kJ/kg. K Y x es fracción en peso (Kl). Los coeficientes de transferencia de calor son U¡= 3 123, U2 = 1 987 Y U3 = 1 136 W/m2 • K. Calcule el área superficial de cada efecto cuando todos ellos tienen la misma área, así como la velocidad de suministro de vapor de agua

SOLUCIÓN:[pic 4]

1. Para 13.65kPa, se tiene una temperatura T3=51.7°C (A.2)

Para P5=205kPa, T5=121.1°C

• Balances generales de sólidos

F=22680=L3+(V1+V2+V3)

FXF=L3X3+0

22680(0.05) =L3(0.25)

L3=4536kg/h

• (V1+V2+V3) =22680-4536=18144kg/h

Suponemos una vaporización igual en cada uno de los efectos:

V1=V2=V3=6048kg/h

• Balances totales de materia en evaporadores (1), (2) y (3)

1. F=22680=V1+L1=6048+L1               🡺                   L1=16632
2. L1=16632=V2+L2=6048+L2             🡺                   L2=10584
3. L2=10584=V3+L3=6048+L3             🡺                   L3=4536

• Balance de masa en (1), (2) y (3)

1. 22680(0.05) =0+16632(X1)                 🡺                   X1=0.068
2. 16632(0.068) =0+10584 (X2)              🡺                   X2=0.107
3. 10584(0.107) =0+4536(X3)                 🡺                   X3=0.250

1. [pic 5]

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• Calculamos las temperaturas de cada efecto

𝑇1 = 𝑇𝑆 − 𝛥𝑇1 = 121.1 − 17.78 = 103.32𝑜𝐶

𝑇2 = 𝛥𝑇1 − 𝛥𝑇2 = 103.32 − 18.33 = 84.99𝑜𝐶

𝑇3 = 𝛥𝑇2 − 𝛥𝑇3 = 84.99 − 33.33 = 51.66𝑜𝐶

1. Hallamos la capacidad calorífica del líquido en cada efecto

𝐹: 𝐶𝑝 = 4.19 − 2.35(0.05) = 4.072 𝑘𝐽/𝑘𝑔

𝐿1: 𝐶𝑝 = 4.19 − 2.35(0.068) = 4.030 𝑘𝐽/𝑘𝑔. 𝐾

𝐿2: 𝐶𝑝 = 4.19 − 2.35(0.107) = 3.939 𝑘𝐽/𝑘𝑔. 𝐾

𝐿3: 𝐶𝑝 = 4.19 − 2.35(0.250) = 3.602 𝑘𝐽/𝑘𝑔. 𝐾

• Hallamos temperaturas y calor latente por interpolación (Tabla A.2-9)

𝑇𝐹 = 299.9 − 273.2 = 26.7𝑜𝐶

𝑇𝑆 = 121.1𝑜𝐶 ------ 𝜆𝑆 = 2199.5 𝑘𝐽/𝑘𝑔

𝑇2 = 84.99𝑜𝐶-------𝜆2 = 2296.0 𝑘𝐽/𝑘𝑔

𝑇1 = 103.32𝑜𝐶------𝜆1 = 2248.1 𝑘𝐽/𝑘𝑔

𝑇3 = 51.66𝑜𝐶--------𝜆3 = 2378.8 𝑘𝐽/𝑘𝑔

• Balance de materia para V1, V2 Y V3:

𝑉1 = 𝐹 − 𝐿1 = 22680 − 𝐿1; 𝑉2 = 𝐿1 − 𝐿2; 𝑉3 = 𝐿2 − 𝐿3 = 𝐿2 − 4536

• Balance de calor en cada efecto:

T1=103.32°C

1. 𝐹(𝐶𝑝𝐹) (𝑇𝐹 − 𝑇1) + 𝑆(ℎ𝑆) = 𝐿1𝐶𝑝1(𝑇1 − 𝑇1) + 𝑉1ℎ1 22680(4.072) (26.7 − 103.32) + 𝑆(ℎ𝑆) = 0 + (22680 − 𝐿1) (2248.1)

T2=84.99°C

1. 𝐿1(𝐶𝑝1) (𝑇1 − 𝑇2) + 𝑉1(ℎ1) = 𝐿2𝐶𝑝2(𝑇2 − 𝑇2) + 𝑉2ℎ2𝐿1(4.030) (103.32 − 84.99) + (22680 − 𝐿1) (2248.1) = 0 + (𝐿1 − 𝐿2) (2296.0)

T3=51.66°C

1. 𝐿2(𝐶𝑝2) (𝑇2 − 𝑇3) + 𝑉2(ℎ2) = 𝐿3𝐶𝑝3(𝑇3 − 𝑇3) + 𝑉3ℎ3𝐿2(3.939) (84.99 − 51.66) + (𝐿1 − 𝐿2) (2296.0) = 0 + (𝐿2 − 4536) (2378.8)

• Resolviendo (2) y (3) simultáneamente

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• Reemplazando en la ecuación (1) para calcular S

   Vapor[pic 11]

   [pic 12]

   [pic 13]

   [pic 14]

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Promedio de A = 99.1 m2

CÓDIGO DE MATLAB

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disp('Curso: TRANSFERENCIA DE CALOR')

disp('Prof: Dr. Guillermo Evangelista Benites')

disp('Tema: Tarea 14')

disp('Grupo: 02')

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