PROBLEMARIO 4TA EVALUACION

DIVISIÓN DE INGENIERÍA
PROBLEMARIO DE :
TEMA:
TRANSFERENCIA DE CALOR
CONDENSACION Y EBULLICION. UNIDAD 3
INTERCAMBIADORES DE CALOR. UNIDAD 4
GRUPO: 601-602 PARCIAL No. 4
OPCION
VALOR
10 PTOS
Se entrega el dia del examen junto con las otras actividades (mapa, exposición y problemario)
1.
A.
B.
C.
D.
RESPONDA LAS SIGUIENTES PREGUNTAS:
Cual es la diferencia entre evaporación y ebullición?
Cual es la diferencia entre ebullición en estanque y ebullición en flujo?
Cual es la diferencia entre ebullición subenfriada y saturada?
Dibuje la curva de ebullición e identifique los diferentes regímenes. Asi mismo, explique las
características de cada régimen.
2.
Se hierve agua al nivel del mar en una cafetera equipada con un elemento de calentamiento
del tipo de inmersión de 20 cm de largo y 0.4 cm de diámetro, hecho de acero inoxidable pulido
mecánicamente. Inicialmente la cafetera contiene 1 L de agua a 14 C. Una vez que se inicia la
ebullición, se observa que la mitad del agua que esta en la cafetera se evapora en 25 min. Determine
la potencia nominal del elemento eléctrico de calentamiento sumergido en el agua y la temperatura
superficial del mismo. Asimismo, determine cuanto tardara este calentador en elevar la temperatura
de 1 L de agua fría, de 14 C hasta la temperatura de ebullición.
3. Se utiliza un cambiador de calor de carcasa y tubos con un paso de carcasa y dos pasos de tubo
para calentar amoniaco en los tubos desde 20 oC hasta 60 oC. El flujo másico del amoniaco es 1,2
kg/s. Para suministrar el calor se utiliza agua en la carcasa, que entra al cambiador a 90 oC y sale a
50 oC, con un flujo masico de 0.5 kg/s. El coeficiente global de transferencia de calor es de 600 W/m2
oC. Calculese el area del intercambiador de calor
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4.Se hierve agua a la presión atmosférica por medio de un elemento horizontal de calentamiento de
cobre pulido de diámetro D=5 mm y emisividad e= 0.05, sumergido en agua. Si la temperatura
superficial del alambre de calentamiento es de 350 oC, determine la razón de la transferencia de
calor del alambre al agua por unidad de longitud de dicho alambre
5 . Se usa un intercambiador de calor de dos pasos por el casco y cuatro pasos por los tubos para
calentar glicerina desde 25 C hasta 70 C por medio de agua caliente, la cual entra en los tubos de
pared delgada de 5 cm de diámetro a 95 C y sale a 35 C.
La longitud total de los tubos en el intercambiador es de 80 m. el coeficiente de transferencia de calor
por convección es de 25 W/m2 C del lado de la glicerina (casco) y de 130 W/m2 C del lado del agua
(tubo). Determine la velocidad de la transferencia de calor en el intercambiador:
a) Antes de que se tenga incrustación
b) Después de que se presenta está sobre las superficies exteriores de los tubos, con un factor
de incrustación de 0.0003m2 . oC / W
6. La superficie externa de un tubo vertical que tiene 40 plg de longitud y un diámetro exterior de 8 cm,
se expone a vapor saturado a presión atmosférica y se mantiene a 323 K mediante el flujo de agua fría a
través del tubo. ¿Cuál es la transferencia de calor al refrigerante, y cual la velocidad a la que se condensa
vapor en la superficie ?
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7 y 8. Es probable que el lector haya notado que el vapor de agua que se condensa sobre una
bebida enlatada resbala hacia abajo, al despejar la superficie para que haya mas condensación.
Por lo tanto, en este caso se puede considerar que la condensación es por gotas. Determine el
coeficiente de transferencia de calor en la condensación sobre una bebida enlatada fría a 2 C que se
coloca en un gran recipiente lleno con vapor saturado a 95 C.
9. Se usa un calentador de resistencia hecho de alambre de niquel de 2 mm de diámetro para
calentar agua a la presión de 1 atm. Determine la temperatura mas alta a la cual puede operar este
calentador con seguridad, sin el peligro de extinción. R = 109.6 C
10. Se usa un intercambiador de calor de tubos y coraza con un paso por la coraza y 14 pasos por
los tubos para calentar agua en los tubos con vapor de agua de agua geotérmico en condensación a
120 C (hfg =2203 KJ/Kg) en el lado de la coraza. Los tubos son de pared delgada y tienen un
diámetro de 2.4 cm y una longitud de 3.2 m por paso. El agua (Cp = 4180 J/Kg . C) entra a los tubos
a 22 C, a razón de 3.9 Kg/s. Si la diferencia de temperatura entre los dos fluidos a la salida es de 46
C, determine:
a) La razón de la transferencia de calor
b) La razón de la condensación del vapor de agua
c) Coeficiente de transferencia de calor total.
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