-Explique el fenómeno de condensación goticular

1. Problema
-El condensador de una turbina de vapor consta de 90 tubos horizontales de latón de 25
mm de diametro externo, 20 mm de diametro interno y 2 ms de longitud. La
temperatura de los tubos se mantiene en promedio a 70 C en virtud de agua de
refrigeración que circula por el interior de los mismos. El vapor ingresa a 1 atmósfera y
a temperatura de saturación y egresa bajo forma líquida a la misma temperatura.
a)Determinar la masa que condensa.(despreciar la condensación sobre la carcaza ).
b)Cual es la eficiencia del intercambiador si el caudal másico del agua refrigerante es de
75 kg/s? Indicar como se realiza el proceso iterativo en el calculo definitivo.
2. Ejercicio:
En un calentador de dos tubos concéntricos circula agua hirviendo por el tubo interior y
gases de combustión (13% CO2, 11% H20, 76%N2) por el espacio anular.
El agua en ebullición circula a una velocidad de 1 m/s por el interior del tubo de cobre
de 20 mm de diametro interno 22 mm diametro externo, el agua se encuentra a una
presión de 0.8Mpa con un titulo medio de 0.1. La temperatura de entrada de los gases es
de 600C y el caudal másico es de 0.1kg/s. La pared interior del tubo exterior es de 100
mm y la pared exterior se encuentra aislada.
Despreciando el efecto de la radiación de los gases determinar el largo máximo del
intercambiador para que el modo determinante de la evaporación sea en película y cual
es la temperatura de salida de los gases en ese caso .
Indique como se puede tener en cuenta el efecto de la radiación
3. Problema
3000kg/h de gases a 400C se disponen para calentar 4000l/h de agua desde 10 hasta
80C. Predimensionar un intercambiador de flujos cruzados de dos pasos indicando la
cantidad de tubos por paso. Verificar que la velocidad del agua sea inferior a 0.5m/s.
Tomar cp de los gases = 1151J/KgC.
-Cual sería la temperatura de salida del agua si los gases reducen su caudal en un 20%?
4. Problema
Se desea estudiar la disposición más conveniente para calentar 10 l/min de agua desde
15 a 65 C con productos de la combustión de gas natural inicialmente a 800C y con una
temperatura de salida de 200C. (considerar para las propiedades físicas del gas que
fuese aire)
La velocidad de los humos no puede superar los 10 m/s. Se dispone de tubos de cobre
de 10 mm de diámetro exterior y 1 mm de espesor de pared y las disposiciones
propuestas son
a)de contracorriente
b)de flujos cruzados de 1 paso.
c) de flujos cruzados de 2 pasos.
Justifique la selección de una propuesta y estime la caída de presión para el agua y para
los humos.
5. Problema
Calcular la superficie de intercambio necesaria para enfriar 10000l/h de aceite desde 80
a 60C utilizando como medio refrigerante aire que se dispone a 30C. Adoptar para el
aire una caida de temperaturas de 15C y considerar el caso de un intercambiador de
flujos cruzados de dos pasos.
Cual seria la temperatura de salida del aceite si su caudal se reduce a 4000l/h y se
mantiene el mismo caudal y temperatura de entradad del aire.
Problema
Efectuar el cálculo térmico y determinar las dimensiones principales de un
intercambiador de calor de casco y tubo vertical tipo vapor-agua de cuatro pasos (por
los tubos) destinado a calentar 30t/h de agua desde 20C a 90C.
El agua circula por el interior de tubos de latón (cond. Term. =104.5W/mC) de
diámetros de ½ puilgada. Como agente de transmisión del calor se utiliza vapor seco y
saturado con presión 150 kPa, que se condensa en la superficie externa de los tubos.
Durante el cálculo admitir que las perdidas de calor al ambiente a traves de la carcaza
son del 2%.
Problema:
Los gases de combustión de una instalación industrial, a temperatura Ti=600C entran
continuamente por el pie (x=0) de una chimenea cilíndrica (diametro interior=40cm,
exterior= 50cm) a razón de 0.5kg/s.
Con la intención de predecir su dispersión en la atmósfera y su eventual condensación
en el conducto se propone calcular la temperatura de la pared y la temperatura media de
los gases en la sección de la chimenea situada en x=12.5m y en la sección situada en la
salida (x=25m). Los cálculos se apoyan sobre las siguientes hipótesis:
-conductividad térmica de los ladrillos=1.2W/(m K)
-aire exterior a 4ºC y a 5m/s
-Se debe considerar el intercambio radiativo entre la chimenea y el ambiente exterior
Problema
Determinar el número y la longitud de los serpentines del recalentador de vapor de una
caldera que genera 200 t/h de vapor a una presión de 10Mpa. El vapor ingresa al
recalentador saturado y seco y egresa con una temperatura de salida de 500°C .
El vapor circula por el interior de tubos de acero de diámetro d1/d2=32/38mm a una
velocidad de 15m/s.
Los tubos se disponen en forma alternada con una separación transversal al flujo de 2 d2
y con una separación longitudinal de 3d2.
Los gases de combustión atacan al haz de tubos en forma transversal. La composición
de estos gases es 13% CO2, 11% H2O y el resto N2. El caudal de gases que circula es
de 500t/h y la velocidad media de los gases en la sección estrecha del haz es de 14 m/s.
Los gases ingresan con una temperatura de 1100C.
Hipotesis: Despreciar la caída de presión en el circuito de vapor. No despreciar la
radiación de los gases.
Problema
Determinar la superficie de intercambio de calor y el número de secciones necesarias de
un intercambiador de calor de agua-agua del tipo tubos concéntricos (tubo metido en
otro). El agua calefactora se mueve por el tubo interior de acero (λ=45W/(m °C)) cuyo
diametro es d2/d1=32mm. La temperatura a la entrada del flujo másico de 2130kg/h que
circula en ese circuito es de 95°C
El agua que se calienta circula en contracorriente por el canal anular entre los tubos y se
calienta desde 15° hasta 45°. El diámetro interior del tubo es 48 mm. El flujo másico es
de 3200 kg/h. Por razones de espacio la longitud máxima de una sección es de 1.9ms.
Como hipótesis se pueden ignorar las pérdidas de calor a través de la superficie externa
del intercambiador.