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Extracción de calor con un serpentín de enfriamiento geankoplis

FENOMENOS DE TRASNPORTE II TAREA 1 PARCIAL 3 ROMERO MONTERO GUADALUPE 4.2-2 Extracción de calor con un serpentín de enfriamiento. Se usa un serpentín de enfriamiento de acero inoxidable 304 de 1.0 pie de longitud, con un diámetro interno de 0.25 pulg y diámetro externo de 0.40 pulg, para extraer calor de un baño. La temperatura en la superficie interior del tubo es de 40 °F y de 80 °F en el exterior. La conductividad térmica del acero inoxidable 304 depende de la temperatura. 𝑘 = 7.75 + 7.78𝑥10−3𝑇 Donde k se da en btu/h pie °F y T en °F. calculé la extracción de calor en btu/s y watts. Datos: L= 1 pie Din=.25 pulg ≈ .02084 𝑓𝑡 Dex=0.40 pulg ≈ .03334 𝑓𝑡 T1=40°F T2=80°F 80°𝐹 − 40°𝐹 𝑏𝑡𝑢 ) = 8.126 2 ℎ 𝑓𝑡 °𝐹 𝑇1 − 𝑇2 𝐴2 − 𝐴1 𝑞 = 𝑘𝐴𝑖𝑚 𝐴𝑖𝑚 = 𝑟1 − 𝑟2 𝐿𝑛(𝐴2⁄𝐴1) 𝑘 = 7.75 + 7.78𝑥10−3 ( 𝐴1 = 2𝜋 ( . 02084 𝑓𝑡 ) (1 𝑓𝑡 ) = 0.06547 𝑚2 2 𝐴1 = 2𝜋 ( 𝐴𝑖𝑚 𝑞 = 𝑘𝐴𝑖𝑚 . 03334 𝑓𝑡 ) (1 𝑓𝑡 ) = 0.1047 𝑚2 2 𝐴2 − 𝐴1 0.1047 𝑚2 − 0.06547 𝑚2 = = = .08355 𝑚2 𝐿𝑛(𝐴2 ⁄𝐴1 ) 𝐿𝑛(. 1047 𝑚2⁄0.06547 𝑚2 ) 𝑏𝑡𝑢 80°𝐹 − 40°𝐹 𝑏𝑡𝑢 𝑇1 − 𝑇2 = (8.126 ) (. 08355 𝑚2 ) ( ) = 4 328.6826 ℎ 𝑓𝑡 °𝐹 . 01667𝑓𝑡 − 0.0104 𝑓𝑡 ℎ 𝑟1 − 𝑟2 Pasando las horas a segundos De btu/s a watts 𝑞 = 4 328.6826 𝑞 = 4 328.6826 𝑏𝑡𝑢 1ℎ 𝑏𝑡𝑢 ∗ = 1.202 𝑠 ℎ 3600 𝑠 𝑏𝑡𝑢 1𝑤 ∗ = 1269.4083 𝑤 𝑏𝑡𝑢 ℎ 3.41 ℎ FENOMENOS DE TRASNPORTE II TAREA 1 PARCIAL 3 ROMERO MONTERO GUADALUPE 4.3-1. Aislamiento necesario para un almacén de alimento refrigerado. Se desea construir un almacén refrigerado con una capa interna de 19.1 mm de madera de pino, una capa intermedia de corcho prensado y una capa externa de 50.8 mm de concreto. La temperatura de la pared interior es de - 17.8 °C y la de la superficie exterior de 29.4 °C en el concreto. Las conductividades medias son, para el pino, 0.151; para el corcho, 0.0433; y para el concreto, 0.762 W/m * K. El área superficial total interna que, se debe usar en los cálculos es aproximadamente 39 m² (omitiendo los efectos de las esquinas y los extremos). ¿Qué espesor de corcho prensado se necesita para mantener la pérdida de calor en 586 W? Respuesta: 0.128 m de espesor Madera Corcho Concreto 19.1 mm ¿? 50.8mm .151 w/m*k .0433 w/m*k .762w/m*k Área = 39 m² 𝑅𝑀 = ∆𝑥 0.0191 = = 003243 K/m 𝐾𝑚 𝐴 (0.151𝑤)(39 𝑚 ) 2 𝑚𝐾 𝑅𝑐 = 𝑅𝑀 = ∆𝑥 𝐾𝑐𝑜𝑛 𝐴 = 𝑥 ∆𝑥 = 𝐾𝑐 𝐴 (. 0433 𝑤 )(39 𝑚 ) 2 𝑚𝐾 0.0508 = 0.001709 𝐾/𝑚 . 762𝑤 )(39 𝑚2 ) ( 𝑚𝐾 𝑞= 596 𝑤 = 𝑇1 − 𝑇2 𝑅𝑀 + 𝑅𝐶 + 𝑅𝐶𝑂𝑅 −17.8 − 29.4 °𝐶 . 003243 + 𝑅𝐶 + .001709 Sustituyendo Rc en y despejando se obtiene que FENOMENOS DE TRASNPORTE II TAREA 1 PARCIAL 3 ROMERO MONTERO GUADALUPE 596 𝑤 = Despejando se obtiene: . 003243 + −17.8 − 29.4 °𝐶 𝑥 + .001709 . 0433 𝑤 ( 𝑚𝐾 )(39 𝑚2 ) 𝑥 = .127 𝑚 Por lo tanto el espesor de la placa de corcho debe de ser de .127m