Caso de 2010, tarde, 18
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18. Un intercambiador de calor de tipo tubular, que utiliza vapor saturado a 143 °C para calentar el agua dentro de los tubos, elevando así su temperatura de 15 °C a 45 °C. Se sabe que el coeficiente de transferencia de calor por condensación del vapor es de 1,1×104 W/(㎡℃), mientras que el coeficiente de transferencia de calor por convección del agua dentro de los tubos es de 3500 W/(㎡℃). Al ignorar la resistencia térmica de las paredes del tubo, la resistencia térmica causada por la suciedad y las pérdidas térmicas, y al tratarlo como una pared plana, ¿cuáles son los valores del coeficiente total de transferencia de calor (W/(m²·°C)) y de la temperatura promedio de la superficie de transferencia de calor (°C)? (A) 2655, 127.2 (B) 3921, 141.3 (C) 3313, 140.3 (D) 2655, 115.7Solución: K = 1/(1/α1 + 1/α2) = 1/(1/11000 + 1/3500) = 2655.
△tm = (45 – 15)/ln = 112.3.
t1 = 143; t2 = 143 – 112.3 = 30.7.
Se supone que la temperatura de la pared plana es tQ = α1·S·(143 – t) = α2·S·(t – 30.7).
11000·(143 – t) = 3500·(t – 30.7).
t = 115,7 °C.
Respuesta: D. ¿Cómo se interpreta la parte marcada en rojo?
Este mensaje fue editado por última vez por kang2012 el 28-8-2016 a las 11:21. Esta forma de resolverlo es un poco complicada; sería mejor simplificarlo. Se tiene que Q = KSΔtm = a1S(143 – temperatura promedio de la pared) = a2S(temperatura promedio de la pared – temperatura promedio del medio de calentamiento). La temperatura promedio del medio de calentamiento en este caso es 143, por lo que la temperatura promedio del medio frío sería 143 – 30.7. De hecho, la temperatura promedio del medio frío puede aproximarse como (15 + 45)/2. Sin embargo, esto causaría una pequeña diferencia en los resultados del cálculo. Si no se entiende bien, basta con usar la fórmula Q = KSΔtm = a1S(143 – temperatura promedio de la pared).
En cuanto a la temperatura de la pared, se puede calcular directamente utilizando la fórmula: (143 – tw) / (1/α1) = (tw – (15 + 45)/2) / (1/α2)