Primer Parcial Procesos de Transferencia de Calor
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PRIMER PARCIAL PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR En una industria quieren concentrar jugo de naranja desde 12 °Brix hasta 40 °Brix, para lo cual se usa un tren de evaporadores químicos que usa como fluido de servicio vapor generado por una caldera pirotubular. Una vez puesto en marcha el sistema se observa que el jugo solo es concentrado hasta un valor de °Brix menor al esperado. Como ingenieros de planta les corresponde resolver el problema, para lo cual ustedes solicitan la siguiente información: el caudal de vapor saturado, ; la presión de la caldera, ; la longitud, , el diámetro nominal, , y la cédula, , de la tubería de acero inoxidable que conduce el vapor desde la caldera hasta los evaporadores. El medio ambiente se encuentra a una temperatura, , donde el coeficiente por radiación es el, , % del convectivo, . Además ustedes consultan a proveedores acerca de materiales, para los cuales se disponen de 5 opciones: A, B, C, D y E, los cuales tienen las siguientes características: Material k, W/mK @ 300 K kg/m 3 Costo, US $/kg A 0.19 1230 1.65 B 0.17 2200 1.15 C 0.043 200 2.00 D 0.038 2520 6.72 E 0.028 952 2.73 Para la optimización del proceso la unidad de I+D+I de la empresa realiza una prueba al material seleccionado para estudiar como varía su conductividad térmic a, , con la temperatura , , para lo cual el modelo más ajustado fue: Donde el valor obtenido para la constante, , fue de , y es una constante en unidades de . En el informe final a la gerencia ustedes deben reportar lo siguiente: -Explicacion del problema. -Mejor solución adoptada y consideraciones realizadas. -Indicadores de mejora por la implementació n de la solución adoptada. Para un informe tecnológico se requiere además: -Determinación de la expresión para el cálculo de la resistencia térmica del material, considerando la variación con la temperatura. -Cálculo de las temperatur as en las interfaces. -Hallazgo del valor de la temperatura en la mitad de cada pared cilíndrica. -Posición de la temperatura media entre el vapor y el medio ambiente. Información de la tubería de acero: Tamaño nominal, In DE, in Cédula No. DI, in 1 1.32 40 80 1.049 0.957 1½ 1.90 40 80 1.610 1.500
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PRIMER PARCIAL PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
En una industria quieren concentrar jugo de naranja desde 12 Brix hasta 40 Brix, para lo cual se usa un tren de evaporadores qumicos que usa como fluido de servicio vapor generado por una caldera pirotubular. Una vez puesto en marcha el sistema se observa que el jugo solo es concentrado hasta un valor de Brix menor al esperado.Como ingenieros de planta les corresponde resolver el problema, para lo cual ustedes solicitan la siguiente informacin: el caudal de vapor saturado, ; la presin de la caldera, ; la longitud, , el dimetro nominal, , y la cdula, , de la tubera de acero inoxidable que conduce el vapor desde la caldera hasta los evaporadores. El medio ambiente se encuentra a una temperatura, , donde el coeficiente por radiacin es el, , % del convectivo, . Adems ustedes consultan a proveedores acerca de materiales, para los cuales se disponen de 5 opciones: A, B, C, D y E, los cuales tienen las siguientes caractersticas:Materialk, W/mK @ 300 Kkg/m3Costo, US $/kg
A0.1912301.65
B0.1722001.15
C0.0432002.00
D0.03825206.72
E0.0289522.73
Para la optimizacin del proceso la unidad de I+D+I de la empresa realiza una prueba al material seleccionado para estudiar como vara su conductividad trmica, , con la temperatura, , para lo cual el modelo ms ajustado fue:
Donde el valor obtenido para la constante, , fue de , y es una constante en unidades de .
En el informe final a la gerencia ustedes deben reportar lo siguiente:-Explicacion del problema.-Mejor solucin adoptada y consideraciones realizadas.-Indicadores de mejora por la implementacin de la solucin adoptada.
Para un informe tecnolgico se requiere adems:-Determinacin de la expresin para el clculo de la resistencia trmica del material, considerando la variacin con la temperatura.-Clculo de las temperaturas en las interfaces.-Hallazgo del valor de la temperatura en la mitad de cada pared cilndrica.-Posicin de la temperatura media entre el vapor y el medio ambiente.
Informacin de la tubera de acero:Tamao nominal,InDE, inCdula No.DI, in
11.3240801.0490.957
11.9040801.6101.500
22.3840802.0671.939
22.8840802.4692.323
33.5040803.0682.900
Datos suministrados a los ingenieros:IngenierosQ, m3/hP, psiaL, ftD, inCT, Cq, %h, W/m2C
Helbert RojasCristian Neira15012590014010203
Juan David Snchez Juan Aristizabal20025060024020254
Angie Carolina GarznWilliam Hernando Cortes250500300240301002
Yedy Paola BuitragoJulin Felipe Ramrez 15012590034015252
Tatiana Ramrez Laura Porras30025060014025503
Melissa Torres PalaciosMnica Velsquez 60050030018035254
Elisa TrocionisDavid Bernate1001259002805102
Nicols SusatamaDaniela Snchez 20025060028015254
Nstor Rodrguez Natalia Cardenas 300500300380251002
Daniel MontenegroSergio Buitrago15012590018015202.5
Alexander AbrilGina A. Snchez30025060014025102.5
Angie Nathaly Pea Juan Sebastin Henao60050030028035752
Sebastin MoralesJohanna Hudgson5012590024010254
Steven Ortiz Samuel Valbuena100250600380201502
Nicols GalvisGloria Mercedes Garca 20050030014030801.5
