Trabajo Colaborativo Final Transferencia De Calor

ACTIVIDAD XIV

PLANTAS VIRTUALES

GRUPO-14

EMMA RUBY VELLAHIZATC BALANTA

CODIGO: 66706566

SERGIO ANTONIO BARRIENTOS

TUTOR

ING: CARLOS GERMAN PASTRANA BONILLA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA (UNAD)

PROGRAMA INGENIERIA DE ALIMENTOS: CEAD PALMIRA (VALLE)

MAYO -2012

EJERCICIOS

1. Determine la cantidad de calor requerida para pasterizar 2000 botellas de jugo de guayaba, con un contenido de 250 c.c. El peso promedio de cada envase es de 70 gramos y el calor específico del vidrio es de 0,2 cal /gr 0 C.

Formula de calor

Q = m*Cp* T

Donde:

m=2000(botellas)*250cc (peso de cada en base)*1.3kg/cc (densidad jugo)

Q =650000kg (jugo de guayaba)*0.89 cp. (Calor especifico)

Q=578.500*(90 ºC temperatura de pasterización – 25 ºC t ambiente)

Q= jugo de guayaba =37.602.500cal

Luego

Calculo de calor por envase

Envase =2000*70gr=140.000

Formula de calor

Q = m*Cp* T

Envase = 140.000.gr*0.2(cp. del vidrio)

Q envase = 28.000*(90 ºC temperatura de pasterización –25 ºC t .ambiente)

Q envase = 1.820.000 cal

Calor total = Q jugo guayaba + Q envase

Calor total = 37.602.500 Cal + 1.820.000 Cal

Calor total = 39.422. 500 Cal

2. En un pasterizador de placas, regenerativo, se consume un 20% de calor y un 15% de frío del proceso de pasterización. Calcule los consumos de vapor de vapor a 110°C y de una salmuera que se calienta de -10 0 C a 2°C, para pasterizar 30000 litros de leche que entra al pasterizador a 4°C y sale a 6 °C.

Vapor leche =30.000litros

Cp leche= 0.94 cal/g ºC

Densidad leche=1.030kg/Lt

Formula

m = V * ρ

m leche = (30.000 lt)*1.030kg/Lt

m leche= 30.900 kg

Cp. Salmuera: 0,65cal/ g ºC

Cp. Vapor: 0,45 cal/ g ºC

T vapor = 110ºC

Suponemos que:

Hfg = 539,36 cal/ g

Q = (m vapor) (hFg) Conocido como cantidad cedida de vapor

Q = m vapor * hFg = m Leche Cp. ΔT

Donde

m vapor = masa vapor

m Leche = masa leche

hFg = calor latente

Empezamos despejamos m vapor en donde la formula quedaría

M vapor = m leche * Cp. * ΔT

Hfg

M vapor = 30.900 (94cal/gºC) (72-4) ºC

524.26 cal

M vapor = 197.512.800cal /kg

524.26cal

M vapor =376501.71kg

Aplicamos la fórmula para el frio

Q frio = m salmuera Cp. ΔT = m leche Cp. ΔT

mL Cp. ΔT

m salmuera = mL ΔT/ CpΔT

m salmuera = 197.512.800 CAL

(0,65cal/gr) (2-(-10)) ºC

m sal muera =197.512.800cal

7.8 cal/gr

m salmuera = 25322153.85gr

m =25322.15kg

3 Para el ejercicio anterior establezca el área de transferencia de calor, teniendo como coeficiente de transferencia de calor interior hio = 769 BTU/hr ft2 ° F y factor de incrustación de 0,0060 hr ft2°F /BTU. Los diámetros de la tubería del condensador son de 0,62 y 0,75 pies, interior y exterior respectivamente.

Temperatura vapor = 110 ºC

Temperatura inicial = 4ºC

Temperatura salida = 72 ºC

T Diferencial de entrada =T vapor – T inicial

T D entrada = 110 ºC - 4 ºC = 106 º

T Diferencial de salida T vapor – T salida

T D salida = 110 ºC - 72 ºC = 38 ºC

Caída media log = 106 ºC – 38 ºC x 1.8 = 119.3 ªF

Ln (106 / 38)

Área de transferencia = Calor a transferir

T D entrada x caída media log

Área de transferencia = 7.622.865 BTU

106 ºC * 119,3 ºF

Área de transferencia = 602.8

Enfriamiento:

Calor a transferir = 1.864.463 Kcal. O 7.398.663 BTU

D entrada= 72 ºC-2 ºC = 70 ºC

Diferencial de salida: 6ºC-(-10) ºC = 16 ºC

Caída media log = T D entrada – T D salida x 1.8

Ln (T D entrada /T D salida)

Caída media log = 70 ºC – 16 ºC x 1.8 = 65.9 ªF

Ln (70/16)

Área de transferencia = 7.398.663 BTU = 1064 ft2

Enfriamiento 70ºC * 65.9 ªF

Total a= 602.8 ft2 + 1064ft2= 1666.8 ft2

4.Determinar las toneladas de frío que produce un sistema de compresión de freón que requiere de 55 BTU/lb en el evaporador (o intercambiador de calor), cede 82 BTU/lb en el enfriador y tiene un flujo de 2300 lb/hr. Igualmente determine el trabajo efectuado por el compresor en BTU/hr, si el sistema tiene un coeficiente de operación de 4,6.

Datos

q= 2300 lb/hr

Q requerido= 55 BTU/lb

Q cedido= 82 BTU/lb

β= 4.6

Ton Frio=?

W=?

Solución:

El freón para evaporarse requiere o absorbe 55 BTU/lb, o sea que extrae en un proceso de enfriamiento 55 BTU/lb de freón, para una hora el calor extraído es:

Q extraído= 2300 lb/hr X 55 BTU/lb

Q extraído= 126500 BTU/hr

1 Ton frío= cantidad de calor que se requiere extraer a 1 ton de agua para convertirla en hielo e 24 horas

Ton frío= Q extraído

1 Ton frío

Ton frío = 126500 BTU/ hr

12000 BTU/hr

Ton frío = 10.541

β = QE = Q extraído

W Q c – QE

W = QE/ β

W = 55 BTU/lb = 11.95 BTU

4.6

Potencia por hora

W = 11.95 BTU/lb X 2300 lb/hr = 27.485 BTU/hr

W = 27.485 BTU/hr = 10,79 HP

2546.93

Rta: Las toneladas de frío que produce este sistema es de 10.541 y el trabajo efectuado por el compresos es de 10,79 HP

5. Se introducen filetes de carne de 4 centímetros de ancho, a un congelador con corrientes de aire a -20°C y coeficiente de película de 600 W / m2 0 C. Determinar el tiempo de congelación teniendo la carne los siguientes datos.

Solución: tenemos entonces los siguientes datos

Densidad del alimento ρ: 1.090 Kg/m3

Calor latente congelación λ: 280000 J/kg

Conductividad térmica K: 1.6 W/m°C

Temperatura

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