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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA
MÁQUINAS TÉRMICAS
DEBER EJERCICIO ITERATIVO
NOMBRE: Iván Pérez Moposita
NIVEL: 8° “B”
FECHA: 06/06/
Se vaporiza etanol a 78°C (hfg = 846 kJ/kg) en un intercambiador de tubo doble y
flujo paralelo, a razón de 0.03 kg/s, por medio de aceite caliente (cp = 2 200 J/kg ·
°C) que entra a 120°C. Si el área superficial de transferencia de calor y el
coeficiente de transferencia de calor total son de 6.2 m2 y 320 W/m2 · °C,
respectivamente, determine la temperatura de salida y el gasto de masa del aceite
aplicando.
a) el método de la LMTD y
b) el método de la e-NTU.
SOLUCIÓN:
a)
𝑓𝑔
× 846
𝑠
𝑇𝑚𝑙
2
× 6 , 2 𝑚
2
𝑇𝑚𝑙
𝑇𝑚𝑙
320 × 6 , 2
𝑻𝒎𝒍
1
1
2
ℎ,𝑠𝑎𝑙
𝑇𝑚𝑙
1
2
ln (
1
2
ℎ,𝑠𝑎𝑙
ln (
ℎ,𝑠𝑎𝑙
ℎ,𝑠𝑎𝑙
ln (
ℎ,𝑠𝑎𝑙
𝐸𝑣𝑎𝑙𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑒𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑝𝑜𝑟 𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑜:
Tabla 1.- Iteraciones
Valor Buscado = 12,
ℎ,𝑠𝑎𝑙
ℎ,𝑠𝑎𝑙
ln (
ℎ,𝑠𝑎𝑙
% 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =
𝑇
ℎ𝑠𝑎𝑙
− 12 , 8
12 , 8
Fuente: Autor
NOTA: El archivo de la respectiva tabla se adjuntó en la carpeta correspondiente. Como se puede observar en la tabla, se ha obtenido el valor de la temperatura de salida
ℎ,𝑠𝑎𝑙
- 79,78 13,84980098 0,
- 79,77 13,8220031 0,
- 79,76 13,79416517 0,
- 79,75 13,76628664 0,
- 79,74 13,73836701 0,
- 79,73 13,71040571 0,
- 79,72 13,68240222 0,
- 79,71 13,65435597 0,
- 79,69 13,59813292 0,
- 79,68 13,56995497 0,
- 79,67 13,54173195 0,
- 79,66 13,51346326 0,
- 79,65 13,48514828 0,
- 79,64 13,45678639 0,
- 79,63 13,42837697 0,
- 79,62 13,39991937 0,
- 79,61 13,37141293 0,
- 79,59 13,31425089 0,
- 79,58 13,28559392 0,
- 79,57 13,2568854 0,
- 79,56 13,22812461 0,
- 79,55 13,19931083 0,
- 79,54 13,17044332 0,
- 79,53 13,14152133 0,
- 79,52 13,11254411 0,
- 79,51 13,08351088 0,
- 79,49 13,0252732 0,
- 79,48 12,99606714 0,
- 79,47 12,96680182 0,
- 79,46 12,93747639 0,
- 79,45 12,90809 0,
- 79,44 12,87864176 0,
- 79,43 12,84913077 0,
- 79,42 12,81955612 0,
- 79,41 12,78991689 - 0,
- 79,39 12,73044082 - 0,
- 79,38 12,70060203 - 0,
- 79,37 12,67069474 - 0,
- 79,36 12,64071793 - 0,
- 79,35 12,61067054 - 0,
- 79,34 12,58055151 - 0,
- 79,33 12,55035974 - 0,
- 79,32 12,52009414 - 0,
- 79,31 12,48975355 - 0,
- 79,29 12,42884279 - 0,
- 79,28 12,39827023 - 0,
- 79,27 12,36761791 - 0,
- 79,26 12,33688457 - 0,
- 79,25 12,30606892 - 0,
- 79,24 12,27516966 - 0,
- 79,23 12,24418543 - 0,
- 79,22 12,21311487 - 0,
- 79,21 12,18195656 - 0,
- 79,19 12,11937097 - 0,
- 79,18 12,0879407 - 0,
- 79,17 12,05641676 - 0,
- 79,16 12,02479756 - 0,
- 79,15 11,9930815 - 0,
- 79,14 11,96126694 - 0,
- 79,13 11,92935217 - 0,
- 79,12 11,89733549 - 0,
- 79,11 11,86521511 - 0,
- 79,09 11,80065598 - 0,
- 79,08 11,76821347 - 0,
- 79,07 11,73565974 - 0,
- 79,06 11,70299279 - 0,
- 79,05 11,67021057 - 0,
- 79,04 11,63731097 - 0,
- 79,03 11,60429182 - 0,
- 79,02 11,57115091 - 0,
- 79,01 11,53788595 - 0, - 79 11,50449462 - 0,
𝒉,𝒔𝒂𝒍
ℎ
𝑝ℎ
ℎ,𝑒𝑛𝑡
ℎ,𝑠𝑎𝑙
ℎ
𝑝ℎ
ℎ,𝑒𝑛𝑡
ℎ,𝑠𝑎𝑙
ℎ
𝒉
b)
La tasa de capacidad de calor (𝐶 = 𝑚̇ 𝐶
𝑝
) de un fluido que se condensa o se evapora en
un intercambiador de calor es infinito, y por lo tanto:
𝑚𝑖𝑛
𝑚𝑎𝑥
La efectividad en este caso se determina a partir de:
−𝑁𝑇𝑈
𝑠
𝑚𝑖𝑛
320 × 6 , 2
𝑚̇ × 2200
𝑚á𝑥
𝑚𝑖𝑛
ℎ,𝑒𝑛𝑡
𝑐,𝑒𝑛𝑡
𝑚á𝑥
𝑚𝑖𝑛
ℎ,𝑒𝑛𝑡
𝑐,𝑒𝑛𝑡
𝑚𝑖𝑛
ℎ,𝑒𝑛𝑡
𝑐,𝑒𝑛𝑡
ℎ,𝑠𝑎𝑙
ℎ
ℎ,𝑒𝑛𝑡
ℎ,𝑠𝑎𝑙
25380 = 𝑚̇ × 2200 ( 120 − 𝑇
ℎ,𝑠𝑎𝑙
ℎ,𝑠𝑎𝑙
(−
320 × 6 , 2
𝑚
̇ × 2200
)
