11-16 Trabaje nuevamente el problema 11-15 por el método de LMTD 11-15 En un cambista e calor de un paso de cáscara y de dos pasos de tubos, entra agua a 70°F a razón de 10 000 lbm /h. Aceite para motor fluye a través de los tubos a una razón de 7 000 lbm /h. Suponga ch=0.7 Btu/ lbm°F y U0=40Btu/h-pie2°F. Las temperaturas de entrada y salida del aceite son 300°F y 200°F respectivamente. Determine el área de superficie del cambista de calor. Datos Agua Tc, i 70 F mc 10 000 lbm / h Aceite Th, i 300 F Th, o 200 F mh 7 000 lbm / h ch 0.7 Btu / lbm F Uo 40 Btu / h pie 2 F As ? Solución: 1.-Buscamos el calor especifico del agua a la temperatura de entrada 2.- Encontramos el flujo de calor del fluido caliente (aceite) T [°F] Cc [Btu/lbm°F] 68 0,9988 70 0,99875 104 0,9980 Qh mh ch(Th, i Th, o) Qh 7 000 lbm / h 0.7 Btu / lbm F (300 F 200 F ) Qh 280 000 Qh Qc Q Btu h 3.- Buscamos la temperatura de salida del fluido frio Tc,o (agua) Q mc Cc (Tc, o Tc, i ) Btu 10 000 lbm / h 0.99875 Btu / lbm F Tc, o 70 F h 280 000 Tc, o F 70 F 98.04 F 9987.5 280 000 4.- Aplicamos el LMTD (Th, i Tc, o ) (Th, o Tc, i ) LMTD Th, i Tc, o Ln Th, o Tc, i (300 98.04) F (200 70) F LMTD (300 98.04) F Ln (200 70) F LMTD 163.35 F 5.- Buscamos el factor de corrección “F” para un Intercambiador de calor de 1C-2T Tc, o Tc, i 98.04 70 P 0.122 Th, i Tc, i 300 70 Th, i Th, o 300 200 R 3.57 Tc, o Tc, i 98.04 70 F 0.97 6.-Se hallo el área superficial del cambista de calor Q U A F LMTD Q A U F LMTD Btu h A 40 Btu / h pie 2 F 0.97 163.35 F 280 000 A 44.18 ft 2 11-17 Un cambista de flujo cruzado con ambos fluidos no mezclados tiene un área superficial de 400 pies^2. Se usa para enfriar aire desde 280°F usando aire a una temperatura de 70°F. El aire caliente fluye a razón de 8000 lbm/h, mientras que el aire frio fluye a 13000 lbm/h. suponiendo que l valor de U es de 12 Btu/h-pie2°F. Calcule las temperaturas de salida de ambas corrientes Datos : Cambista _ de _ flujo _ cruzado no _ mezclado As 400 ft 2 aire Th, i 280 F Tc, i 70 F mh 8000 lbm / h mc 13000 lbm / h U 12 Btu / h pie 2 F 1.-Buscar los calores específicos de los fluidos caliente y frio (aire) T [°F] Cc [Btu/lbm°F] -10 0,2401 70 0,2403 80 0,2402 T [°F] Ch [Btu/lbm°F] 260 0,2422 280 0,2426 350 0,2438 Solución 2.- Hallar los calores específicos máximos y mínimos Cc mc Cc 13000 lbm / h 0.2403 Btu / lbmF 3123.9 Btu / hF Ch mh Ch 8000 lbm / h 0.2426 Btu / lbmF 1940.8 Btu / hF Cmin 1940.8 C 0.621 Cmax 3123.9 3.-Determinar el flujo de calor máximo Qmax Cmin (Th, i Tc, i ) Qmax 1940.8 Btu / h F (280 70) F 407568 Btu / h 4.- Encontrar el numero NTU U As 12 Btu / h ft NTU Cmin 2 F 400 ft 2 1940.8 Btu / hF 2.47 5.- Determinar gráficamente la efectividad NTU 2.47 R C 0.621 0.72 6.- Hallar el flujo de calor Q Qmax Q 0.72 407568 Btu / h 293448.96 Btu / h 7.- Determinar las temperaturas de salida de los fluidos caliente y frio (aire) Q Cc Tc, o Tc, i Q 2934448.96 70 F F 163.9 F Cc 3123.9 Q Ch Th, i Th, o Tc, o Tc, i Q 2934448.96 Th, o Th, i 280 F F 128.8 F Ch 1940.8