Datos de Ejercicio.
L1=325kg
# 6 BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA EN UN REACTOR
T1=20°c
L2 = 325kg
T2=100° c
L1 H1 + V3 H3 + =L2 H2 + L4 H4 + QP + Q°
V3=VAPOR ?
L1 = L2 ^ V3 = L4
T3=250°
V3 H3 - L4 H4 = L2 H2 – L1 H1 +Qp +L1 ΔHR
L4=agua saturada
V3 (H3 – H4) = L2 (H2- H1) + Qp + L1 ΔHR
ΔHR =1000Kcal/kg
V3 (H3 – H4) = L2 CP (T2- T1) + Qp + L1 ΔHR
Qp=5000Kcal/kg
Capacidad calórica
V3 = L2 CP (T2 – T1) + Qp +L1 ΔHR
Cp=0,78 Kcal/kg c°
H3 – H4
V3 = 325 * 0,78Kcal/kg*(100°c - 20°c)+ 5000kcal/kg + 325°*(1000Kcal/kg)
H3 =Vapor saturado
T3= 250°
H4 = Agua saturada
T4 = 250°
H3= Entalpia liquida
259,2
H4= Entalpia de vapor
669.0
669,0Kcal/kg - 259,2Kcal/kg
V3 = 854,7
#7 Vamos a usar el coeficiente global de transmisión de calor y se calcula mediante la
formula
Hi = Coeficiente de trasmisión
1
𝑒
1
+ +
𝐻𝑖!
𝑘
𝐻𝑜
U=
Desde dentro del alimento
800 J/ m² * S *C°
1
0,0003
1
U = (800 + 0,55 + 800)
K = conductividad térmica del
alimento = 0,55 J /M*S*°C
U = ( 0,00125 + 0,000545 + 0,00125) −1
e = espesor del alimento = 0,3
mm = 0,0003m
U = 334,17 W/m² * °C
Ho = Coeficiente de
transmisión desde fuera del
alimento ( se asume que es
igual a Hi )
Para el contenido en humedad del alimento al salir, el calor transferido lo voy a calcular
mediante la formula
U = ( 0,002995) −1
Q = U .A . ΔT
Q = calor transferido al alimento
U = Coeficiente global de trasmisión de calor = 334,17 W/m².C°
• Resolvemos y remplazamos la ecuación
= Área de transferencia de cal
•
3
= .π .=
4
3
1
. π 𝑟 2 , con r = m
4
2
Q = 334,17.
12
2
=
3
1
3
.π . =
.π
4
4
16
3
. π . 38 =5945,75 W
16
ΔT = Diferencias de temperatura
Para calcular el contenido en humedad del alimento al
138 – 100 = 38°c
salir
hlv = calor latente de vaporización del agua = 2,257kj/kl = 2257 j/g
Mw = masa de agua en el alimento
El contenido inicial de humedad es el 75% se tiene que la masa de agua
Mw inicial = 0.75 * ms
La humedad critica del alimento es el 14% se tiene que la masa de agua critica es
Mw inicial = mw salida + mw critica
• 0,75*m/s = m w salida + 0,14 *m/s
• Mw salida = 0,61 * m/s
• X = 5945,75
2257 * .0,61
X = 4,45%
• 𝑞𝑝𝑎𝑠𝑡𝑎 = 𝑚𝑝𝑎𝑠𝑡𝑎 ∗ 𝑐𝑝𝑝𝑎𝑠𝑡𝑎∗ ∆𝑇𝑃𝑎𝑠𝑡𝑎
𝐾𝑐𝑎𝑙
• 𝑞𝑝𝑎𝑠𝑡𝑎 = 100 kg * 0,68 𝑘𝑔∗°𝑐 * ( 90 °C – 20°c)
Datos
m pasta = 100 kg
• 𝑞𝑝𝑎𝑠𝑡𝑎 = 4760 Kcal
T1 = 90 °c
• Tenemos en cuenta que el calor obtenido es igual al color entregado
T 2 = 20 °C
• 𝑚𝐻2𝑂 * 𝐶𝑝𝐻2𝑂 * ∆𝑇= 𝑞𝑝𝑎𝑠𝑡𝑎
ΔT H2O = ≤ 10°C
m agua = ?
𝑞𝑝𝑎𝑠𝑡𝑎
•
𝑚𝐻2𝑂 =
•
𝑚𝐻2𝑂 =
•
1
•
= 476Kg
𝑘 𝑐𝑎𝑙
Cp pasta = 0,68 𝑘𝑔∗°𝑐
𝐶𝑃𝐻2𝑂 ∗ ∆𝑇𝐻2𝑂
4760Kcal
𝐾𝑐𝑎𝑙
kg * °C
*10 °c
• Datos
Q = 12000 × 3.9 × 47
• 𝑚𝑐 = 12 T/h = 12.000kg/h ( 1 tonelada =
1000kg)
Q = 2.1984 × 106 KJ/h
• 𝑐𝑝𝑒 = 3,9 kJ/ Kg°C
Convertimos a vatios
• ∆𝑇𝑒= 50 -3 = 47°C
• Datos
• U = 2000 W/𝑚2 C
• A = 14.3 𝑚2
• ∆𝑇𝑚 es la diferencia de temperatura
2.1984 ×106 × 1000
Q=
= 61.78× 103 W
3000
Determinar la temporada de salida del agua
La cantidad intercambiando también se expresa usando la ecuación de
trasmisión de calo
Q = U * A * ∆𝑇𝑚
media logarítmica (DTML)
∆𝑇𝑚 =
(𝑇𝑐,𝑒−𝑇𝑎,𝑠 ) −( 𝑇𝐶,𝑒 − 𝑇𝑎,𝑒)
50−𝑇𝑎.𝑒
𝑙𝑛 (3−(−5)
Determinación el caudal de agua glicolada
Datos
Q = 𝑚𝑎 ∗ 𝐶𝑝𝑎 * ∆𝑇𝑎
Q = 𝑚𝑎 𝐶
Usando la ecuación de balance de energía para el a
gua glicolada
𝑄
𝑃 ∗ ∆ 𝑇𝑎
611.78× 10−3
𝑚𝑎 = 4.18∗(9.5−(−5)
611.78× 10−3
𝑚𝑎= 4.18∗14.5
611.78× 10−3
𝑚𝑎=
60.61
0
