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Se va a diseñar un intercambiador de calor de tubo y coraza 1-2 para enfriar 1,512 [Kg/s] de aceite (Cp = 2,093 [kJ/kg°C]) desde 65,56 [°C] hasta 42,22 [°C] utilizando 1,008 [Kg/s] de agua (Cp = 4,187 [kJ/kg°C]) que entra a una temperatura de 26,67 [°C]. Se considera que el coeficiente global de TC es 681,6 [W/m 2 K]. Determinar el área de calefacción requerida. Se da como referencias lo siguiente: SI la eficiencia está en un ragno de ε = 0,5 a 0,7 el NUT = 1,7, pero si la eficiencia está en un rango de ε = 0,75 a 0,85 el NUT = 1,35 DATOS Aceite Agua Datos adicionales m ac 1.512 kg s := m a 1.008 kg s := U 681.6 W m 2 K ⋅ := cp ac 2093 J kg K ⋅ := cp a 4187 J kg K ⋅ := Si ε = 0,5 a 0,7 NUT 1.7 = T c1 65.56 273 + ( )K := Si ε = 0,75 a 0,85 NUT 1 = 35 , T f1 26.67 273 + ( )K := T c2 42.22 273 + ( )K := SOLUCIÓN Balance térmico en el Intercambiador de Calor Calor perdido por el aceite = Calor ganado por el agua = Calor transmitido en el IC Q ac m ac cp ac ⋅ T c1 T c2 - ( 29 ⋅ := Q ac 73.862 kW ⋅ = Para el agua Q a Q ac := Q a m a cp a ⋅ T f2 T f1 - ( 29 ⋅ = T f2 T f1 Q a m a cp a ⋅ + := T f2 317.171 K = T f2 44 = 17C , Ahora bien, es necesario conocer C min y C max C c m ac cp ac ⋅ := C c 3.165 kW K ⋅ = C f m a cp a ⋅ := C f 4.22 kW K ⋅ = Por lo tanto se tiene: C min C c := Cmax C f := Conociendo C min , se halla la eficiencia del intercambiador de calor η T c1 T c2 - T c1 T f1 - := η 0.6 = η 60.015 % ⋅ =
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Se va a disear un intercambiador de calor de tubo y coraza 1-2 para enfriar 1,512 [Kg/s] de aceite(Cp = 2,093 [kJ/kgC]) desde 65,56 [C] hasta 42,22 [C] utilizando 1,008 [Kg/s] de agua (Cp = 4,187 [kJ/kgC]) que entra a una temperatura de 26,67 [C]. Se considera que el coeficienteglobal de TC es 681,6 [W/m2K]. Determinar el rea de calefaccin requerida. Se da comoreferencias lo siguiente: SI la eficiencia est en un ragno de = 0,5 a 0,7 el NUT = 1,7, pero si laeficiencia est en un rango de = 0,75 a 0,85 el NUT = 1,35
DATOS Aceite Agua Datos adicionales
mac 1.512kgs
:= ma 1.008kgs
:= U 681.6 W
m2 K
:=
cpac 2093J
kg K:=
cpa 4187J
kg K:= Si = 0,5 a 0,7 NUT 1.7=
Tc1 65.56 273+( )K:= Si = 0,75 a 0,85 NUT 1= 35, Tf1 26.67 273+( )K:=Tc2 42.22 273+( )K:=
SOLUCIN Balance trmico en el Intercambiador de Calor
Calor perdido por el aceite = Calor ganado por el agua = Calor transmitido en el IC
Qac mac cpac Tc1 Tc2( ):= Qac 73.862 kW=Para el agua
Qa Qac:=
Qa ma cpa Tf2 Tf1( )=Tf2 Tf1
Qama cpa
+:= Tf2 317.171 K= Tf2 44= 17C,
Ahora bien, es necesario conocer Cmin y Cmax
Cc mac cpac:= Cc 3.165kWK
=
Cf ma cpa:= Cf 4.22kWK
=
Por lo tanto se tiene:
Cmin Cc:=
Cmax Cf:=
Conociendo Cmin, se halla la eficiencia del intercambiador de calor
Tc1 Tc2
Tc1 Tf1:= 0.6= 60.015 %=
-
Por lo tanto, se elige el siguiente valor de NUT:
NUT 1.7:=
La ecuacin de NUT es:
NUTU ACmin
=
Finalmente el rea de calefaccin requerida es:
ANUT Cmin
U:=
A 7.893m2=
