Ejercicios transferencia de calor

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Ayudantía Nº 4
Problema 1:

Se desea analizar una máquina que fabrica papas duquesa esféricas de 4 cm de diámetro. Ingresa la papa a 20 ºC a una cinta transportadora que recorre un horno donde secalienta y termina de cocinar.
La cinta tiene un largo de 10 mt y se mueve a 0.1 m/s. Criterios para la cocción de papas:
• Temperatura máxima en la superficie es de 130 ºC.
• Temperaturaen el centro de 110 ºC.

Evaluar si es posible desarrollar el proceso y determinar la temperatura del aire.
Datos:
Densidad = 1.5 [g/ml] ; Cp = 0.8 [kcal/kg ºC] ; K= 0.3 [Btu/ h ft ºF] ;haire = 150 [kcal/h m2 ºC]

Solución:

1. Tiempo de residencia:

[pic]

2. Suposición:

T superficie = 130 ºC

T aire =?

3. Calculo de la difusividad térmica:

Conversión:[pic]

[pic]

4. Con la difusividad térmica, se obtiene el valor de la coordenada X del grafico.

[pic]

5. Calculo de :

[pic]

[pic]

6. Lectura de grafico.

Con los valoresobtenidos en los puntos 4 y 5, se entra al grafico correspondiente a una esfera, y se obtiene el valor de Y = 0.19

Donde [pic]

Al despejar se obtiene que la temperatura del medio es: Tmedio =155.8 ºC.

Por tanto la temperatura del aire dentro del horno es 155.8 ºC, esto es para obtener una temperatura de superficie igual a 130 ºC, que corresponde al valor máximo para que la papa no sequeme.

7. Calculo Temperatura en el centro.

a) Como las condiciones de operación no han cambiado la papa se encuentra 100 segundos dentro del horno, entonces el valor calculado en el punto 4permanece sin ninguna modificación.

Los cálculos realizados en el punto 5, solo cambia el valor de:

[pic]

Con los datos se realiza la operación del paso 6, donde se obtiene un valor de Y =0.5, donde

[pic]

Como la temperatura en el centro es de 87.9 ºC, no alcanzas los requerimientos para que esta este cocida de 110 ºC en el centro, por tanto el horno no sirve.

b) Otra manera...
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