P1 - ITCL 234 - 2015 - ICYTAL - Universidad Austral de Chile

UNIVERSIDAD AUSTRAL DE CHILE
INSTITUTO DE CIENCIA Y TECNOLOGIA
DE LOS ALIMENTOS (ICYTAL)
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2015-I
Asignatura: Ingeniería de Procesos III (ITCL 234)
Prof. : Elton F. Morales Blancas.
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PRIMERA PRUEBA
1. Calcular el flujo de calor a través de la pared mostrada en la fig. considerando que este es unidimensional:
Datos:
2
T
T
001
002
= 150 ºC, h = 350 W/m
1
ºC
2
= 20 ºC, h = 850 W/m ºC
2
K = 100 W/m ºC
K = 40 W/m ºC
K = 20 W/m ºC
K = 250 W/m ºC
K = 80 W/m ºC
K = 30 W/m ºC
K = 60 W/m ºC
K = 10 W/m ºC
K = 50 W/m ºC
T
W
Z
N
E
P
D
M
S
a) Calcule los flujos de calor que pasa a través de las paredes T, W, Z.
b) Calcule la temperatura entre las paredes N y D..
c) Si la temperatura máxima que puede soportar el bloque S es 60 ºC. ¿El arreglo mostrado en el
paralelepídedo de la figura es factible?. Si no es asi, ¿Qué sugiere Ud.para que sea factible?.
2. Un congelador continuo de cajas para peras opera a una temperatura de aire de -40°C. Las cajas ingresan a
10°C, y dejan el túnel a una temperatura másica promedio de -20°C. El número de cajas, de 25 kg cada uno,
procesadas diariamente es 2800. El congelador se encuentra en el interior de una sala refrigerada a 4°C.
Todas las paredes del congelador tienen 200 mm de paneles de poliestireno (K=0,03 W/m-K). Sobre las
paredes externas del congelador sólo existe convección natural, y sobre los lados internos se tiene una
velocidad de 4 m/s. Las dimensiones del congelador son 4 x 10 x 20 m (alto x largo x ancho).
0,8
Coeficiente h en el túnel: hi= 7,3 v ; v en m/s
2
Coeficiente h sobre las paredes externas del congelador (convección natural): he = 6,5 W/m ºC
Calcule la “pérdida” de calor por todas las paredes en el túnel.
3. Se desean pasteurizar en un intercambiador de placas 150 litros/min de jugo de cerezas
desde 4 ºC hasta 70 ºC empleando agua caliente a 90 ºC la cual sale a 80 ºC. El agua a su
vez es calentado con vapor saturado a 2.0 bar (man) en otro intercambiador de tipo coraza y
tubo que tiene las siguientes especificaciones:
Tubos de cobre de 25 mm de diámetro interior y espesor 2 mm
Longitud = 2.0 m
Velocidad promedio del agua = 0.5 cm/min
2
Coeficiente de transferencia de calor en base al diámetro exterior es 3550 W/m K.
¿Cuántos pasos de tubos y cuántos tubos por paso serán necesarios?.