Carga Térmica - Ejercicios Resultos

EJERCICIOS RESUELTOS a) Cálculos calor 1. Calcular el diferencial logarítmico de temperatura en un intercambiador a flujo paralelo y flujo contracorriente, sabiendo que las temperaturas son las siguientes: Entrada fluido frío Salida fluido frío Entrada fluido caliente Salida fluido caliente Resultados: Flujo paralelo Flujo contracorriente 97,75 ºC 101,99 ºC + 10ºC. + 35ºC. + 150ºC. +100ºC.

2.En un condensador multitubular construido con tubo de cobre aleteado, tipo truffin, con una relación de superficies exterior a interior de 3,6 m2/m2 se prevé, según catálogo, un coeficiente de transmisión de 1.100 W/m2xºC, partiendo de un factor de ensuciamiento de 0,0001 m2xºC/ W. Si es estima que el factor de obstrucción puede ser de 0,0002 m2xºC/ W ¿Como quedará afectado el coeficiente detransmisión? Resultados: Descenderá hasta 788 W/m2xºC b) Cálculos cargas térmicas 3. Calcular las infiltraciones de calor en una cámara destinada a la conservación de productos lácteos, con las siguientes prestaciones: Temperatura exterior Humedad relativa exterior Temperatura interior Humedad relativa interior Dimensiones Entrada diaria género Temperatura entrada Coeficiente transmisión medio deparedes, techo y suelo Hipótesis de cálculo: Tiempo de funcionamiento Condiciones de uso Presencia de personal Número de personas Al ser mayoritariamente producto envasado FCS 16 h/día Tráfico normal 4 h/día 2 0,95 +32 ºC 60 % +2 ºC 80 % 10 x 5 x 4 m 5.000 kg +15 ºC 0,27x10-3 kW/m2xºC

Cálculos: Transmisión: Aplicación fórmula (83) St = 2x(10x5+(10+5)x4) = 220 m2 K = 0,27x 10-3 kW/m2x°C ∆t = (32-2)ºC H = 24 h/día Además, para obtener kJ/día, es necesario pasar los kW (Kj/s) que tenemos a kJ/h, por lo que debemos multiplicar el resultado por 3600: Qt = 2x(10x5+(10+5)x4)x0,27x10-3x(32-2)x24x3.600 = 153.965 kJ/d Infiltración: Se aplica la fórmula (84). Calcularemos primero la diferencia de entalpías, para lo que usaremos la ecuación (85) y la adjunta tabla I: Entalpía aire exterior:1x32+2490x60/100x30,76/1000+1,92x60/100x30,76/1000x32 = 79,089 kJ/kg Entalpía aire exterior: 1x2+2490x80/100x4,382/1000+1,92x80/100x4,382/1000x2 = 10,742 kJ/kg Diferencia entalpías: 68,347 kJ/kg Se sustituye el valor hallado en la ecuación antes mencionada: Qi = (10x5x4)x50/(10x5x4)1/2x1,284x68,347 = 62.054 kJ/d Género: Se emplea la ecuación correspondiente al enfriamiento de género fresco, tomando el calorespecífico del género de la tabla 10 y multiplicándolo por 4,18 para transformar las Kcal/kgxºC a kJ/kgxºC. Qg = 5.000x(0,9x4,18)x(15-2) = 244.530 kJ/d Embalaje: Se tomará en este caso, a falta de mejores indicaciones, un porcentaje del 5% del calor de mercancía. QE = 0,05x244.530 = 12.227 kJ/d Calor de maduración: Es exclusivo de frutas y verduras Iluminación: Se usa la ecuación (92), debiéndosetener presente que de utilizar las unidades reflejadas en la misma hay que convertir los Watios a kW, por lo que deberemos dividir por 1.000: Qa = (0,025/1000)x3.600x(10x5) x500x4 = 9.000 kJ/d Se ha considerado una iluminación de 500 Lux Personal: Se utiliza la ecuación (93): Qp = 2x836x4 =

6.688 kJ/d

Ventiladores: Como en este ejercicio se desconoce la potencia y número de ventiladores, sehará una estimación de la misma mediante aplicación de la ecuación (93), suponiendo una diferencia de temperatura en el aire a su paso a través de la batería de 3 ºC y dividiendo entre las horas de funcionamiento previstas del evaporador, al objeto de encontrar el caudal horario: ΣQ = 153.965+62.054+244.530+12.227+9.000+6.688 = 488.464 kJ/d G = 488.464x1,15x0,95/(1,254x3x16) = 8.866 m3/h Conello, admitiendo una presión total de servicio en los ventiladores de 20 mm y un rendimiento del 50 %, podemos estimar la potencia absorbida por los mismos, en: Pm = 8.866x20/(75x(1+2/273)x3.600x0,5x1,36) ≈ 0,96 kW Y el calor cedido por los ventiladores valdrá por tanto. Qv = 0,96x3.600x16 = 55.224 kJ/d Suma total de cargas térmicas Potencia frigorífica necesaria = 543.687/(3.600x16) = 543.687 kJ/d...