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7/25/2019 BALANCE DE ENERGIA.docx

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BALANCE DE ENERGIATRANSFERENCIA DE CALOR

Mg. Luis Larrea Colchado

UNIVERSIDAD SEOR DE SI!"N

UNIVERSIDAD SEOR DE SIPAN Pgina2


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7) Cuntos cubitos de hielo, de 25 gr a-10C de temperatura, sern necesarios para enfriar un vas

de 250 ml de zumo de naranja desde 25 hasta 10C? Considerar que durante el proceso se pierde

al ambiente 2,5 kJ.( hielo: 334 kJ/kg; c#hielo: 2,09 kJ/kg.K: c#Naranja: 4,18 kJ/kg.C

Soluci$%&!or 'ala%ce de e%erg(a sa'e)os *ue&

Q=mCp T

Calcula)os el calor *ue #ierde el +u)o de %ara%,a&

QNaranja=0.025 kg x 4.18kJ

kg+ (2510 ) QNaranja=1.56kJ calor aelimiar

-'s&!e"e#o$ $a"er %&e el Calor 'oal )e *&$i+n )el hielo )e"e $er ig&al al alor %&e ha-er)i)o -ara en*riar el o )e naranja #$ el alor -er)i)o al #e)io a#"iene.

Q=m hielo

QTotalFusiondel Hielo=QNaranja+QPerdida

QTotalFusiondel Hielo=1.56kJ+2.5KJ

Calcula)os la )asa de los cu'i/os de hielo *ue se %ecesi/a% #ara e%0riar&

m= Q

hielo

mhielo=4.06

334mhielo=12gr dehielo

8) En un cambiador de calor se enfran 2500 kg/h de leche entera desde 78 hasta 30C, utilizand

agua como medio de enfriamiento. Determinar el caudal msico de agua que ser necesario si e

el proceso se calienta desde 10 hasta 20 C, considera que elc# ag&a es igual alc# 1 Leche4.18 kJ/kg.C

mH2

O


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H4

Soluci$%&

!or 'ala%ce de e%erg(a sa'e)os *ue& Qganado=Qperdido

Q=mCp T

mH2

OCp( T)=mecheCp( T)

mH2

O(2010) ! C=2500kg

h(7830) ! C

mH2

O(10)= 120000kg

h

mH2

O= 12000kg

h

9) Se deben enfriar 5000 kg/h de zumo de uva desde 70 hasta 25 C. Como fluido refrigerante se

utiliza agua a 8C, que en el proceso se calienta hasta 15C, considera que elc# ag&a es igual

alc# 1 Leche: 4.18 kJ/kg.C.Calcular el caudal msico de agua que deber emplearse.

eche

2500kg /h 30

mH2

O

mH2

O

8"umo de#$a

5000Kg

h

25

25


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Soluci$%&


Q=mCp T

mH2

OCp( T)=m"umo de#$aCp( T)

mH2

O(158 )! C=5000kg

h(7025 )! C

mH2

O(7)= 22000kgh

mH2

O= 32142.8kg

h de H2 o

10) En un intercambiador de calor se quieren calentar 2000 Kg/h de pur de patata desde 1

hasta 50 C. Para la calefaccin se dispone de un caudal de 1500 Kg/h de agua 95 C. A qu

temperatura se obtendr el agua del cambiador? Dato:(--&r: 3.5 kJ/kg.C ; -ag&a: 4.

kJ/kg.C

Soluci$%&

15

mH2

O=1500Kg

h

T=95

2000kg

h

T=15

kj

T=50

T4=% %


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mPureCpPure( T)=m&guaCp( T)

00Kghr3.75 KJ

Kg ' ! C(5015 )! C=1500 kghr

4.2 KJKg ' ! C

(95Tsaleagua) ! C

26200KJ

hr= 9800

kJ

hr 6300Tsaleagua

T(aleagua= 3.33 C

11 Se pretende calentar a 85 C un caudal msico de leche desnatada de 3000 kg/h. Para est

proceso se dispone de un cambiador de calor en el que se intercambian 150 kW. Hasta qu

temperatura se deber precalentar la leche antes de introducirla al cambiador?

Soluci$%&!or 'ala%ce de e%erg(a sa'e)os *ue& Q=mCp T

150 kJ

seg=3000

kg

h1h

3600 seg4.18 kJ

kg ' (85

T

)

150 kJ

seg=296.08

kJ

seg3.48(T) T=41.97

esla temperatura )uede*en precalentar laleche antes de introducir a l 7nera#"ia)or

12 Se quieren precalentar 10000 kg/h de un aceite vegetal en un cambiador de calor contra 500

kg/h de agua. Si la temperatura del agua a su llegada al cambiador es de 95 C y al dejarlo de 40C y la temperatura inicial del aceite es de 15 C, calcular a que temperatura abandonar e

aceite del intercambiador.(-aeie: 2.01 kJ/kg.C; -ag&a:4.2 kJ/kg.C

mH2

O=5000kg

h

T=95


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T2=% %

T=40

Soluci$%&!or 'ala%ce de e%erg(a sa'e)os *ue& Qganado=Qperdido

maceiteCpaceite( T)=maguaCp( T)

000Kg

hr2.01

KJ

Kg '! C

(Taceite15

)! C=5000

kg

hr4.2

KJ

Kg ' ! C(9540) ! C

20100Taceite301500kJ

hr= 11000

kJ

hr

T(aleaceite= 52.46 C

13 En un intercambiador de calor se calientan 4000 l/h de zumo de uva desde 5 hasta 70C. Para e

calentamiento se utiliza vapor saturado a 5 bar absolutos de presin. Qu caudal msico de vaposaturado se consumir?. Datos:

(- o: 3,66 kJ/kg.C; o: 1114.2 kg/#3 ; $ 2748.7hsc=640.23

Soluci$%&

&ceite +egetal

10000kg

h

P+apor(eco=5

m =4000<

h

"umo deu$a=

T=5T=70


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!e"e$ )e reor)ar %&e:,=

masa

+olumen masa-umo=,+ol

1000nal-ia )el a-or %&e $ale on)en$a)o a TS

Soluci$%&!or 'ala%ce de e%erg(a sa'e)os *ue& Q=mCp T

S 678S9hSC: mCp T

m$(2748.7640.23 ) kJ

Kg=4456.8kg

h 3.661 KJ

Kg '! C(705)

m$(2108.47 )=1060562.412kg

h

m$=503kg

h de$apor

14) En un cambiador de calor se calientan 1000 kg/h de leche entera desde 45 hasta 72C. Com

medio de calefaccin se emplea agua, que se introduce al cambiador a 90C y lo deja a 75C

Calcular el caudal msico de agua necesario sabiendo que existen unas prdidas de calor a

ambiente de 1 kW. Dato:- ehe: 4,18 kJ/kg.C

mH2

O=.%


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mlecheCpleche( T)=maguaCp( T) ; Qperdido

1000Kg

hr4.18

KJ

Kg '! C(7245) ! C=magua4.18

KJ

Kg '! C(9075 )! C ; 1

KJ

(eg

112860kJ

hr= magua62.7

kJ

Kg ; 1KJ

(eg 3600 seg

1hr

magua= 1542.8kg

h de H

2o

16 Un alimento lquido, con un caudal de 2000 kg/h y a una temperatura de 55 C, se trata en u

intercambiador de calor para que su temperatura alcance los 75 C. Como fluido calefactor s

utiliza agua a 95C que en el proceso se enfra hasta 80C. Calcular el caudal de agua necesari

sabiendo que el calor especfico del lquido es de 2 kJ/kg.C y el- ag&a: 4,18kJ/kg.C

ehe *re$a: 1000

Kg/h

T =72

T=75

mH2

O=.%

Ca&)al: 2000

Kg/h

T =75

T=80


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mcaudalCpcaudal( T)=maguaCp( T)

00Kg

hr2

KJ

Kg ' ! C(7555 )! C=magua4.18

KJ

Kg ' ! C(9580)! C

80000kJ

hr= magua62.7

kJ

Kg

magua= 125.91kg

h de H

2o

17) Para fabricar una salsa se mezclan en lnea dos ingredientes

y la mezcla se calienta aplicndole 400 kW. El primer

ingrediente llega a la mezcla a 50C con un caudal de 2 kg/s,

siendo su calor especfico de 3 kJ/kg.C. El caudal delsegundo ingrediente es de 0,6 kg/s, su temperatura de 2 C y

su calor especfico de 2,15kJ/kg.C. Calcular la temperatura

a la que se obtendr la mezcla.

Soluci$%&Q cedido=Q tomado

400 kJ

seg+m

1(TTme-cla)=m2Cp(Tme-claT1 )

400 kJ

seg+2kg

seg3

kJ

kg'!C(50Tme-cla )=0.6

Kg

seg2.15

kJ

kg(Tme-cla2)

400 KJ

seg+300

kJ

seg/6Tme-cla=1.29

kJ

segTme-cla2.58

kJ

seg

702.58=7.29(Tme-cla)


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Tme-cla=96.37Temperaturadelame-cla

18) Se mezclan 1 kg/seg del alimento A, que se encuentra a 25C de temperatura con 0,25 kg/seg del

alimento B que se encuentra a 85C de temperatura. Calcular la temperatura de la mezcla

sabiendo que los calores especficos de estos alimentos se ajustan a las ecuaciones siguientes:

C p&=3.9363+0.0005x T 0 T=25 C p1=3.4532+0.0055x T 0 T=85

Soluci$%&Qp cedido=Q tomado m1C p1 T1=m&C p& T&

0.25 kg

seg3.9207

kJ

k g '! C (85Tme-cla )! C=1

kg

seg3.9488

kJ

kg'!C(Tme-cla25) ! C

83.31 kJ

seg0.9801Tme-cla=3.9488Tme-cla98.72

kJ

seg 182.03 54.9289 Tme-cla Tme-cla=36.93

/e)#era/ura


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Soluci$%&

!e"e#o$ reor)ar -or ea-ora)ore$ %&e la ani)a) )e alor %&e $

ran$#ie en el ea-ora)or e$ )a)a -or: 4 5S 678S9hSC:

< :=a-or )e ag&a nal-ia )el a-or )e ag&a $a&ra)a %&e ingre$a al e%&i-o a Ts

hSC: >nal-ia )el a-or %&e $ale on)en$a)o a TS

Soluci$%& !or 'ala%ce de e%erg(a sa'e)os *ue& Q=mCp T

S 678S 9hSC: mCp T

m$(2763.5697.22 )kJ

Kg=2500

kg

h4.18

KJ

Kg' ! C(955 )

m$(2066.28 )=940500kg

h

m$=455.16kg

h de $apor

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