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FORMULARIO OPERACIONES UNITARIAS UNIDAD 2
Flujo a contracorriente
∆𝑡 2 = 𝑇 1 − 𝑡 2
∆𝑡 1 = 𝑇 2 − 𝑡 1
Flujo en paralelo
∆𝑡 2 = 𝑇 1 − 𝑡 1
∆𝑡 2 = 𝑇 2 − 𝑡 2
1.Cálculo de Calor
(Fluido frio w)
𝑸 = 𝑤𝐶(𝑡 2 − 𝑡 1 )
(Fluido frio W)
𝑸 = 𝑊𝐶(𝑇 1 − 𝑇 2 )
Donde:
Q: calor
W, w : Flujo de fluido caliente( W ), flujo de fluido frio( w )
C : calor específico
2.Media Logarítmica de la Diferencia de Temperatura
𝑴𝑳𝑫𝑻 =
∆𝑡 2 − ∆𝑡 1 𝐿𝑛 (∆𝑡 ∆𝑡^2 1
)
3.Definición de posiciones en tubo interior y Ánulo (datos tabla 6.2)
TUBO INTERIOR(p) ÁNULO(a)
4.Área de flujo
𝜋𝐷^2
Donde:
D: DI del tubo interno
(tabla, 11. pág. 949)
4´.Área de flujo
Donde:
De: Diámetro equivalente
D1 : DE del tubo interno
D2 :DI del tubo interno
5.Velocidad de masa
𝑮𝑷 =
5´.Velocida de masa
𝑮𝒂 =
6.Determinación de número de Reynolds ( de pág.927) ( 1 cp= 2.42 lb/h·ft)
6´.Determinación de número de Reynolds
7.Determinación de parámetro jH (pág 939, apéndice carta)
7´.Determinación de parámetro jH
8.Determinación de la conductividad térmica K (tabla 4, pág 90 6 )
8.Determinación de la conductividad térmica K
9.coeficiente de transferencia de calor
(^1) ⁄ 3 (
- 14
9´.coeficiente de transferencia de calor
(^1) ⁄ (^3) (
- 14
ÚNICO DE TUBO INTERIOR
10.Corrección
11.Coeficiente total limpio
12.Coeficiente total sucio
( 𝑈^1
𝐶
Donde:
Rd : Factor de obstrucción
13.Determinación del área de transferencia de calor
𝑸 = 𝐴𝑈𝐷𝑀𝐿𝐷𝑇
ó
14.Longitud requerida (pág 949, tabla 11, columna 6 Ext.)
15.Número de horquillas
16.Correción del factor de obstrucción Rd
𝑳 = (𝑁)(𝐿𝐻)
Donde:
LH: es el doble de la longitud de la horquilla
*Rd: Factor de obstrucción corregido
PARA AMBOS TUBOS
17 .Determinación del factor de fricción
(𝑅𝑒)^0.^42
Re: Número de Reynolds
17´.Determinación del factor de fricción
(𝑅𝑒´)^0.^42
18 .Determinación de la caída de presión final
agua= 62. 5 lb/ft^3
g=4.18x10^8 ft/ h =g´32.2ft/s^2
2𝑓𝐺𝑝^2 𝐿
𝑔𝜌^2 𝐷
18´.Determinación de la caída de presión final
2 𝑓𝐺𝑎^2 𝐿
𝑔𝜌^2 𝐷𝑒´
19. Caída de presión en cabezal
𝑁𝑉^2
Dónde V = (^) 3600𝜌𝐺𝑎
N : número de orquillas
V : velocidad
g´ :Aceleración de la fuerza de gravedad 32.2 ft/s^2 =del fluido frio
20.Caída de presión
20´.Caída de presión
TEMPERATURAS CALÓRICAS
Rango de temperaturas mayores a o iguales a 50°F
𝑻𝒄 = 𝑇 2 + 𝐹𝐶 (𝑇 1 − 𝑇 2 ) Dónde: Tc: Temperatura caliente calórica Fc: Fracción calórica (adimensional)
𝒕𝒄 = 𝑡 1 + 𝐹𝐶 (𝑡 2 − 𝑡 1 ) Dónde: tc: Temperatura fría calórica Fc: Fracción clórica (adimensional)
∆𝒕𝒄 ∆𝒕𝒉
=
𝑇 2 − 𝑡 1 𝑇 1 −𝑡 2
Para un flujo caliente y “n” flujos frios en paralelo
1 − P´ γ =^
𝑛𝑅´ 𝑅´ − 1 𝑙𝑛 [(
𝑅´ − 1 𝑅´ ) (
1 𝑃´)
1 𝑛
1 𝑅´]
n: número de veces que aparece un flujo
P´ =
𝑇 2 − 𝑡 1 𝑇 1 − 𝑡 1 R´ =^
𝑇 1 − 𝑇 2 𝑛(𝑡 2 − 𝑡 1 )
Para un flujo frío y n flujos calientes en paralelo
1 − P´´ γ =^
𝑛𝑅´´ 𝑅´´ − 1 𝑙𝑛 [(
𝑅´´ − 1 𝑅´´ ) (
1 𝑃´´)
1 𝑛 + 1 𝑅´´]
P´´ =
𝑇 1 − 𝑡 2 𝑇 1 − 𝑡 1 R´´ =
𝑛(𝑇 1 − 𝑇 2 ) 𝑡 2 − 𝑡 1
∅𝑷 = (
𝜇 𝜇𝑤^ )
tw = 𝑡𝑐 +
A=
En este punto, se realiza una
diferencia entre T Y T´,
para así poder repartir los °C
según corresponda.
En este punto se realiza el
mismo procedimiento, hasta
lograr alcanzar un área, con
un margen de ±10 m^2
Finalmente la cantidad de
Vapor de agua alimentado es
“S”
La economía o el costo de
vapor se obtiene mediante:
𝐸𝑐𝑜𝑛𝑜𝑚í𝑎 =
Ó bien, la suma de las tres
velocidades calculadas, de
producto ligero
(v1+v2+v3…), entre la
cantidad de vapor alimentado
(S).
Ecuación de Bernoulli
para tubo Pitot
Resolviendo para 𝑣 1 , se
denota , 𝑣 2 = 0
Por lo tanto:
Dónde:
v: Velocidad V1 en tubo, en el
punto 1 en (m/s)
P 2 : Presión de estancamiento
: Densidad del fluido que
fluye a la presión estática P1,
P
Cp: Coeficiente que varia
entre 0.989 y 1 (es
adimensional)
Caída de Presión ( p)
Dónde:
A: Densidad del manómetro
: Densidad del fluido
Perfil de velocidades en
medidor
Tubo Venturi
En el sistema S.I.
√1 − (𝐷 2 /𝐷 1 )^4
En el sistema inglés
𝑣 2 =
𝐶𝑣 √1 − (𝐷 2 /𝐷 1 )^4
√
2𝑔𝑐(𝑝 1 − 𝑝 2 ) 𝜌
NOTA : En la mayoría de medidores con un número de Reynolds >10^4 en el punto 1, el Cv es aproximadamente 0. para diámetros de tubería inferiores a 0.2 m y 0.99 para tamaños mayores.
Gasto volumétrico
𝐺𝑎𝑠𝑡𝑜 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 = 𝑣 2
𝜋𝐷 22 4
(
𝑚^3 𝑠
)
Para flujos comprensibles:
𝑚 =
𝐶𝑣𝐴 2 𝑌 √1 − (𝐷 2 /𝐷 1 )^4
√2(𝑝 1 − 𝑝 2 )𝜌 1
Dónde:
M: es el gasto en Kg/s
: Densidad del flujo
corriente arriba en el punto 1
en kg/m^3.
A 2 : Área de corte transversal
en el punto 2 en m^2.
Tubo de orificio
Perfil de velocidades en el
medidor
En el sistema S.I.
√1 − (𝐷 0 /𝐷 1 )^4
Dónde:
V0: Velocidad en el orificio
en m/s
D0: Diámetro del orificio en
(m)
Co: Coeficiente adimensional
del orificio
Así mismo:
El “Co” se determina de
manera experimental, de la
siguiente manera:
_Si el valor de Re en el orificio es
20000 y Do/DI es inferior a más o menos 0.5, el valor de C_ (^0) _se mantiene prácticamente
constante en_ 0..
Para flujos comprensibles:
𝑚 =
𝐶 0 𝐴 0 𝑌 √1 − (𝐷 0 /𝐷 1 )^4
√2(𝑝 1 − 𝑝 2 )𝜌 1
Dónde:
M: es el gasto en Kg/s
A0: área de la secc.
Transversal en el orificio
FORMULARIO OPERACIONES UNITARIAS UNIDAD 4
