Una masa de vapor a 109 °C se encuentra dentro de un freezer adiabático que se encuentra apagado. Se prende el freezer y el vapor comienza a enfriarse. El aparato posee una capacidad refrigerante de 30 kcal/h. Calcule el tiempo necesario para convertir todo el huelo a – 7°C.
Datos: Ce agua
= 1 cal/gr.°C, Ce hielo = 0,5 cal/gr.°C, Ce vapor = 0,45 cal/gr.°C, masa de
vapor = 2,6 kg, C fusión = 80 cal/gr, C condensación = - 540 cal/gr
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Q = |
Calor cedido
|
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+ m Cv (100 °C – 109°C) + |
El vapor se “enfría” (cede calor) hasta la temperatura de cambio de fase (100°C) |
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+ m Lc + |
El vapor
se condesa (cambio de fase) |
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+ m Ca (0°C – 100°C) + |
El agua
(vapor condensado) se “enfría” (cede calor) hasta la temperatura de cambio de fase (0 °C) |
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+ m Ls + |
El agua
se convierte en hielo (cambio de fase) |
|
+ m Ch (
- 7 °C – 0°C) |
El hielo
(agua solidificada) se “enfría” (cede calor) hasta la temperatura final |
Donde
m = masa =
2,6 kg = 2600 gr
Cv = calor
especifico del vapor = 0,45 cal/gr.°C
Lc = calor
latente de condensación = - 540 cal/ gr
Ca = calor
especifico del agua = 1 cal/gr.°C
Ls = calor
latente de solidificación = - Lf = - calor latente de fusión = - 80 cal/gr
Ch = calor
especifico del hielo = 0,5 cal/gr.°C
Reemplazando
Q = 2600 gr
(0,45 cal/gr.°C (- 9°C) - 540 cal/gr + 1 cal/gr.°C ( -100°C) – 80 cal/gr + 0,5
cal/gr.°C (- 7°C)) = - 1 891 630 cal = - 1891,63 kcal
Cap = Q/t
Donde
Cap =
Capacidad refrigerante = 30 kcal/h
Q = calor absorbido =
1891,53 kcal
t = tiempo
Reemplazando
y despejando t
t = Q / Cap = 1891,63 kcal / 30 kcal/h
= 63,05 h
