Question

A continuación, usted encontrará preguntas que se desarrollan en torno a un enunciado, problema o contexto, frente al cual, usted debe seleccionar aquella que responde correctamente a la pregunta planteada entre cuatro opciones identificadas con las letras A, B, C, D. Una vez la seleccione, márque en las opciones de respuestas. Pregunta: Un líquido tiene una capacidad calorífica de 1.15 kcal/(kg.K), es bombeado a razón de 975 kg/h y tiene una temperatura de 4 °C, entra a un intercambiador de calor en donde se calienta hasta 63 °C. El agua de calentamiento entra al intercambiador a 88 °C y sale a 52 °C. El calor específico del agua es de 1.0 kcal/(kg.K). El flujo de agua requerido para este proceso, en kg/h, es: .

Answer 1

Respuesta: el flujo de agua requerido para este proceso es 1570.41 kg/hr

Análisis y desarrollo
Para poder realizar el desarrollo es necesario aplicar balance de calor o energía en un intercambiador.

Recordemos que tenemos un líquido que tiene por características:

Caudal másico: 975 kg/h = ml
Calor especifico: 1.15 Kcal/kgk = cl
Entra a una temperatura de 4 °C (T1l) y sale a 52 °C (T2l)

Las caracteristicas del agua son:

Caudal másico: Es lo que buscaremos = ma
Calor especifico: 1 Kcal/kg k = ca
Entra a una temperatura de 88 °C (T1a) y sale a una temperatura de 52 °C (T2a)

Por balance de energía o calor en un intercambiador tenemos:

ml × cl × (T2l - T1l) = ma × ca × (T2a - T1a)

975 kg/h × 1.15 kcal/kg k × (63 - 4)°C = ma × 1 kcal/kg k × (52 - 88)°C

975 kg/h × 1.15 kcal/kg k × 59 °C = ma × 1 kcal/kg k × -36 °C

Transformamos de °C a kelvin:

k = °C + 273.15

59 °C = 332.15 K 
-36 °C = 237.15 K

Despejamos ma (caudal másico del agua):

$ma = \frac{975*1.15*332.15}{237.15} kg/h$

ma = 1570.41 kg/h