Unos cuantos ejercicios para la Materia de Balance de Materia y Energia del Libro de ReclaitisDescripción completa
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Reclaitis balance con reaccion
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Ejercicios para Balance de Materia y EnergiaDescripción completa
Ejercicios para Balance de Materia y Energia
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Problemas de balance UNSAFull description
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Un resumen práctco acerca de los conceptos basicos que se requieren para comprender el balance del agua en el organismo del humana. Se tienen en cuenta las diferencias entre lactantes y adul…Descripción completa
1. Comparar y contrastar los cuatro sistemas tratados en 5 calor. 9.2 9.3 Comúnmente en sección circular La transmisión de una corriente eléctrica es un proceso irreversible arte de la ener!"a eléctrica se convierte en calor"#ica $l manantial es uni#orme La velo veloci cida dad d de prod produc ucci ción ón por por unid unidad ad es •
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2
I S h= hr •
9.2-9.5, en los que intervienen manantiales de Com Comúnme únment nte e es usad usado o en una una secc secció ión n es#érica La principal #uente de ener!"a calor"#ica se debe a colisiones dentro del reactor $l manantial no es uni#orme La velocidad volumétrica de producción es
( )
2
r S n= S n0 [1− b f ] R
La e%presión de distribución por la densidad de #lu&o de ener!"a
q r=
S0 r 2
9.4
9.5 •
• • •
'e considera un #luido ne(toniano incompresible Comúnmente en cilindros coa%iales La ener!"a mec)nica se declara calor"#ica La velo veloci cida dad d de prod produc ucci ción ón de calo calorr de manantial resulta* v = μ
( ) V b
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2
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'e reali+a un reactor de #lu&o de leco #i&o 'e despre desprecia cian n los !radie !radiente ntess de veloci velocidad dad radial La conducción a%ial si!ue la ley de #urier $n una una reac reacci ción ón qu" qu"mica mica se prod produc uce e o cons consum ume e ener ener!" !"a a calo calor" r"#i#ica ca debi debido do a la reordenación de )tomo La velo veloci cida dad d de prod produc ucci ción ón de ener ener!" !"a a calor"#ica resulta T −T ´ ´ S 0= S c 1 T 1−T 0
2. Cu)l es el equivalente de un manantial calor"#ico en el transporte de cantidad de movimiento
Se considera el flujo de un fluido Newtoniano incompresible a través del espacio comprendido entre dos cilindros coaxiales. Al irar el cilindro exterior las capas cil!ndricas del fluido ad"acentes dando luar a una producci#n de calor es decir $ue la ener!a mec%nica se derada a ener!a calor!fica. &a manitud de la intensidad de manantial calor!fico depende del radiente local de velocidad' cuanto m%s m%s r%pi r%pida dame ment ntee se muev muevaa una una capa capa de flui fluido do resp respec ecto to de otra otra ad"a ad"ace cent nte( e( ma"o ma"orr ser% ser% el calentamiento producido por la disipaci#n viscosa " ) ser% solo funci#n de r. Si el espesor b de la rendija es pe$ue*o comparado con el radio + del cilindro exterior puede resolv resolvers ersee aproxi aproximad madame amente nte utili, utili,and ando o un sis sistem temaa simpli simplific ficado ado despre desprecia ciand ndo o los efecto efectoss de la curvatura " resolver el problema de coordenadas cartesianas. -l perfil de celocidad para el flujo laminar estacionario de un fluido de viscosidad constante en una rendija de espesor b( es lineal vx/0"1b2 V b ¿ ¿ Θ= μ ¿
Al calcular el perfil de temperatura aparece el numero de rinman $ue es una medida de la importancia del calentamiento viscoso con relaci#n al flujo de calor $ue resulta de la diferencia de temperatura comunicada. /. 0ué problema de un circuito eléctrico es an)lo!o a la suma de las resistencias térmicas
-l conseuir $ue los incrementos de temperatura en las m%$uinas eléctricas sean m!nimos( da luar a $ue aumente la duraci#n del aislamiento. n ejemplo consiste en refrierar interiormente( mediante un li$uido los conductores del estator de los alternadores de ran potencia 0566666 w. . Cu)l es el coe#iciente de e%pansión en volumen, de un !as ideal Cu)l es la e%presión Correspondiente al número de 3raso# -s el cociente $ue mide el cambio relativo de volumen producido cuando el as en este caso cambia de temperatura. -n fluidos el coeficiente de dilataci#n térmica se expresa como Β=
d ( lnV ) = 1 ΔV dT V ΔT
donde 7 es el volumen " ) es la diferencial de temperatura(
&a expresi#n correspondiente al numero de 8rosof es
5. 4ndicar e&emplos de diversos tipos de transmisión de calor por convección en meteorolo!"a.
&a convecci#n sure de manera natural en la atm#sfera. -n un d!a c%lido " soleado( el sol calienta la superficie de la )ierra. -n meteorolo!a( este mecanismo de intercambio de calor se denomina :convecci#n atmosférica:( " las parcelas de aire ascendentes reciben el nombre de :corrientes térmicas: o simplemente :térmicas: ;<&&A =- >A=&-? -l principal mecanismo de calentamiento de la )ierra es la radiaci#n solar. &os ra"os del sol no inciden de manera uniforme en todos los luares del planeta( de forma $ue existe un calentamiento desiual. Se@n esta condici#n( el calentamiento en reiones ecuatoriales es ma"or $ue en latitudes altas debido a una ma"or perpendicularidad de los ra"os del sol respecto a la superficie. B+CA;DEN =- N-S ;C&DB+C-S &as nubes cumuliformes se forman por movimientos convectivos del aire. -l sol calienta la superficie de la )ierra( provocando al mismo tiempo el calentamiento del aire ad"acente aciendo $ue éste ascienda por convecci#n. . Cómo deber"a modi#icarse la CL.2 de la $c. 9.2- 12 para e%presar que se pierde calor, de acuerdo con la ley de en#riamiento de 6e(ton, a un ambiente !aseoso que est) a la temperatura T y ?
;.&.2 r/+ )/)F Si )/6 por lo tanto la temperatura solo depende del movimiendo del cilindro interior. Si consideramos $ue es un as )" a la temperatura del cilindro interior a través de la &e" de enfriamiento de Newton las condiciones limite son +/+ )/)" donde )" debe ser ma"or a ) 7. $%pl"quense con detalle las operaciones de promedio correspondientes a las $c. 9.2-15, 9.8-/2 y //.
-cuaci#n 9.2.G5
Se indica $ue el aumento de temperatura es una funci#n parab#lica ala distancia r medida desde el eje del alambre. Hara el incremento medio de temperatura se toma su circunferencia " distancia en + por tanto los limites de interaci#n en circunferencia 6 a 2pi " los limites de interaci#n del radio de 6 a + Hor lo $ue el calor es parab#lico a r. -cuaci#n 9.I.32 -s la consideraci#n $ue la densidad " el cp por lo $ue la temperatura se toma en funci#n de , G entonces J)K es la media de las temperaturas en una determinada secci#n transversal. -cuaci#n 9.I.33 &a temperatura lobal es la temperatura $ue se medir% si el tubo se acerca por , recoiendo en un recipiente el fluido $ue sale me,clado totalmente. 8. 4nd"quense al!unas consecuencias que puede ocasionar la e%istencia de elevados !radientes de temperatura, producidos por e#ectos calóricos de ori!en viscoso, en e%trusión de pl)sticos y en lubri#icación. -l radiente de temperatura esta definido como la diferencia de temperaturas por unidad de manitud( existen alunas caracter!sticas del radiente de temperatura $ue afectan ciertos materiales como el pl%stico en sus diferentes etapas de transformaci#n G n aumento o baja en la temperatura causa un cambio en las propiedades f!sicas " puede afectar la viscosidad 2 -l aumento en el radiente de temperatura disminu"e la conductividad térmica del material 3 -ntre mas rande sea el radiente( ma"or es la transferencia de calor 9. Los per#iles de temperatura en estado estacionario en un sistema laminado son de la si!uiente #orma*
Cu)l de los dos materiales tiene mayor conductividad calor"#ica
-l material $ue tiene ma"or conductividad calor!fica es el seundo $ue $ue se aprecia $ue la perdida de calor en este es mu" pe$ue*a en comparaci#n con el primer material en donde la diferencia de temperatura es mu" rande " se puede deducir $ue el primer material funciona mejor como aislante calor!fico. 1. $st) de acuerdo la $c. 9.5-1 con la ecuación de :rrenius de cinética qu"mica
-cuaci#n de Arrenius k = A e
− E RT
&a ecuaci#n de arrenius depende de la temperatura con la concentraci#n as! como estas variables van relacionadas con la velocidad de reacci#n o producci#n "a $ue se puede expresar también como − E −dCa α β = A e RT C A C B d t
Al iual consume o produce eneria calor!fica. -cuaci#n 9.5.G
-sta ecuaci#n produce o consume ener!a por la reordenaci#n de %tomos en el cual Sc tiene relaci#n con la velocidad de reacci#n por unidades de volumen o también concentraci#n " depende de la temperatura " composici#n.
11. or qué es preciso especi#icar en la $c. 9. -/ que ; est) basado en la super#icie interna
Hara el dise*o o predecir el rendimiento de un intercambiador de calor. depende del dise*o " método de operar &a resistencia lobal( considerando como tal al inverso del coeficiente lobal( est% compuesta de cinco resistencias en serie +esistencia de la pel!cula de vapor condensante( +esistencia de la costra formada sobre la superficie del elemento de calefacci#n en contacto con el vapor( +esistencia de la pared del elemento de calefacci#n. +esistencia de la costra formada sobre la superficie del elemento de calefacci#n en contacto con el l!$uido irviente( +esistencia de la pel!cula del l!$uido irviente.
12. man y randtl son adimensionales.
1/. Cu) es la velocidad media de la corriente ascendente en la ?i!. 9.9-l
1. Cómo se modi#icaran @cualitativamenteA los resultados de 9. si la viscosidad var"a considerablemente al aumentar la temperatura
&a viscosidad varia con el cambio de temperatura en el problema 9.4 se calcula el perfil de temperatura despreciando la variaci#n de viscosidad "a $ue es m!nima( pero si la viscosidad cambiara considerablemente esta alterar!a principalmente el perfil de velocidad " en menor consecuencia el volumen . -l cambio del perfil de velocidad es considerable "a $ue el cilindro coaxial exterior tendr!a menos fricci#n con el fluido. 15. 0ué ocurre cuando en la $c. 9.-11 Bb T 0?
1. Cu)l es el valor l"mite de D en la $c. 9.7-1 cuando la aleta se ace muy corta $s ra+onable el resultado
-n este caso el valor l!mite para la eficiencia de la aleta depende del calor disipado de la superficie de la aleta( pero $ue tiene $ue ver con $ue se mantena estable la temperatura de la pared conocida )w de acuerdo con el diarama $ue se muestra en la fuente. Cientras se cumplan los valores limites " condiciones anteriores $ue se especifi$uen si es ra,onable el resultado( adem%s de acer un buen uso de los n@meros adimensionales $ue se consideren necesarios para el desarrollo del problema. 17. 0ué importancia puede tener el e#ecto estudiado en viscosimétricas
9. como ori!en de error en medidas
-n ran parte de los casos el calentamiento viscoso no tiene importancia. -xisten sin embaro varios problemas para los $ue el efecto del calentamiento viscoso es importante cuando tienen luar a randes cambios de velocidad en distancias mu" cortas. A flujo de una sustancia lubricante entre paredes m#viles animadas de ran velocidad flujo de pl%sticos a través de bo$uillas en la extrusi#n a alta velocidad. ; flujo de aire en la capa limite inmediata a la superficie de un satélite terrestre o coete. &os dos primeros casos presentados una composici#n adicional debido a $ue mucos lubricantes " pl%sticos fundidos son no Newtonianos
