BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA PARA TRANSFERIR CALOR

PROFESOR: INTEGRANTES: ING. JOSÉ MORILLO AURINEL PARRA CI:22.427.389 45/A

SARIXA RIVAS CI:20.031.230 45/ATOMAS GIRON CI:22.423.863 45/A

VALENCIA, 11 DE AGOSTO 2015

DEFINICIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PROCESO UTILIZADO

Un cambiador de calor es un aparato recorrido por dos o más medios, uno de los cuales cede al demás calor o el frío. Si un proceso químico debe desarrollarse de una forma prevista de antemano, será preciso realizarlo a una determinada temperatura. Las reacciones ponen en juego, en general, considerables cantidades de calor.

Casi siempre resulta conveniente enfriar los productos de la reacción en un enfriador. El calor así recuperado, puede utilizarse para recalentar otros productos o para pre calentar los empleados en el propio proceso. Incluso es obligado a veces proceder a este pre calentamiento, a fin de obtener temperaturas bastantes elevadas para que el proceso de fabricación se desenvuelva normalmente.

Se ha reconocido que el empleo juicioso de los balances térmicos conduce a resultados interesantes, en lo que respecta a la rentabilidad. Desde este punto de vista, el cambiador de calor aparece como un órgano particularmente importante de las instalaciones químicas.

TIPOS DE CAMBIADORES DE CALOR

Los intercambiadores de calor se pueden clasificar en muchas formas diferentes. Una forma consiste en basar la clasificación en las direcciones relativas del flujo de los fluidos calientes y frío, dando lugar a términos como fluidos paralelos, cuando ambos fluidos se mueven en la misma dirección; flujo encontrado, cuando los fluidos se mueven en paralelo pero en sentido opuesto; y flujo cruzado, cuando las direcciones de flujo son mutuamente perpendiculares.

Otra manera de clasificar los intercambiadores de calor, es mediante la estructura y uso de los mismos.

EQUIPOS UTILIZADOS

En la industria química se emplean mucho los equipos que utilizan fluidos para intercambiar calor. Los mas utilizados para calentar o enfriar fluidos reciben el nombre de intercambiadores de calor , en ellos, uno de los fluidos pasa por el interior de los tubos del aparato y se calienta o se enfría, mientras que la otra sustancia pasa por el exterior enfriándose o calentándose.

los cambiadores de calor son aquellos en los que la llama incide directamente sobre una lamina o tubería, la que trasmite el calor al fluido que debe calentarse.

si un equipo evapora recibe el nombre de rehervidor, calderin, vaporizador, evaporador, etc. En otros equipos se lleva a cabo la condensación o la ebullición de una sustancia.

ECUACIONES DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA

Balance de energía: este balance complementa al balance de materia para conocer temperaturas y presiones de una operación.

ECUACIÓN 1

Balance de materia:

ECUACIÓN 2

ECUACIONES DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA

Capacidad Calorífica: cantidad de calor requerida para aumentar en un grado la temperatura de la unidad de masa de un cuerpo. La capacidad calorífica no es constante ya que varia con la temperatura.

La unidad típica es:

La capacidad calorífica promedio se define como aquel valor de que dará el valor de al multiplicarse por la diferencia de temperaturas.

ECUACIONES DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA

ECUACIONES DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA

DESCRIPCIÓN ESQUEMATICA DEL BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA ( DESCRIPCIÓN GRAFICA INCLUYENDO EL VOLUMEN DE CONTROL)

El balance general en un equipo como el mostrado en la figura sería:

Se tiene en cuenta que cuando las cantidades de calor que se transfieren son grandes ( como sucede en estos equipos ) los términos de energía potencial, cinética y de fricción pueden despreciarse por lo tanto:

Como la energía no se crea ni se destruye, el calor perdido por una sustancia es igual al calor ganado por la otra, por lo tanto:

CONDICIONES QUE SE DEBEN CUMPLIR

BALANCE PARA SISTEMAS ABIERTOS EN REGIMEN ESTACIONARIO:Primer miembro (acumulación) de ecuación 1 nulo y definición de caudal, lleva a :

La definición de caudal másico y el balance de materia total (M1= M2), hacen que:

Dividiendo por el caudal másico se expresa la ecuación con variables especificas (J/Kg):

BALANCE PARA SISTEMAS CERRADOS:

En un sistema cerrado no existen cambios de materia con su entorno (discontinuo); los términos de entrada y salida y velocidad de ecuación 1 se anulan y quedan.

Tomando como base de calculo un intervalo de tiempo:

Representando las variaciones en el tiempo, no en el estado:

Generalmente los sistemas cerrados no se producen variaciones de energía mecánica (cinética y potencial), por lo que la ecuación anterior se transforma en la expresión el primer principio de la termodinámica:

EJEMPLO Nº 1

EJEMPLO Nº 2

MUCHAS

GRACIAS