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 Examen de Termotecnia y Fluidos

20/03/13

Parte 2. Tiempo: 2 horas y 20 minutos.

Problema de Intercambiadores de Calor (14 puntos)

Un intercambiador de calor de carcasa y tubos (1 paso por la carcasa y 4 pasos por los tubos)

consta de 11 tubos de diámetro 25 mm y espesor despreciable. El intercambiador se quiere

utilizar para calentar 10.000 kg/h de agua desde 16 ºC a 88 ºC. Para ello se va a utilizar un

aceite caliente, que circulará por el lado de la carcasa, entrando a 160 ºC y saliendo a 94 ºC.

El coeficiente de transferencia de calor del aceite vale hext  = 400 W/m2·K.

a)  Calcule el caudal de aceite necesario en kg/s. (2 puntos) 

 b)  Calcule el coeficiente de transferencia de calor del agua por el interior de los tubos, hint . (4

puntos) 

c) 

Calcule el coeficiente global de transferencia de calor del intercambiador, U . (2 puntos) 

d) 

Calcule la longitud de los tubos por paso. (6 puntos) 

Heat Exchanger Problem (14 points)

A shell-and tube heat exchanger (1 shell-pass and 4 tube-passes) consists of 11 tubes of

diameter 25 mm and negligible thickness. The heat exchanger is going to be used to heat up

10000 kg/h of water from 16 ºC to 88 ºC. The hot fluid, flowing through the shell side, is hot

oil entering the heat exchanger at 160 ºC and leaving it at 94 ºC. The heat transfer coefficient

of the oil is hext  = 400 W/m2·K.

a)  Calculate the oil mass flow rate in kg/s. (2 points) 

 b) 

Calculate the heat transfer coefficient of the water inside the tubes, hint . (4 points) 

c)  Calculate the overall heat transfer coefficient of the heat exchanger, U . (2 points) 

d)  Calculate the length of the tubes per pass. (6 points) 

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 Examen de Termotecnia y Fluidos

20/03/13

Problema de Combustión (12 puntos)

Se quema metano (CH4) con aire seco, entrando los reactivos en la cámara de combustión a

25 ºC. El análisis volumétrico de los productos en base seca es 5,20% de CO 2, 0,33% de CO,

11,24% de O2 y 83,23% de N2. Los productos salen a una temperatura de 600 ºC. Calcule:

a)  La relación aire-combustible real, AF , y el % de aire en exceso, X . (5 puntos) 

 b)  El calor obtenido en esta reacción de combustión en kWh/kg de combustible.

Dato: 1 kWh = 3.600 kJ. (7 puntos)