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Intensidad de calor y cantidad de calor. AP03

Termodinámica: Solución del ejemplo n° 9 de calor. Problema resuelto.

Ejemplo n° 9 de fuentes de energía.

Ejemplo 9: Se tiene un termotanque de 0,5 m de diámetro, 1,2 m de altura y una aislación térmica de espuma de poliestireno de 2 cm de espesor; calcular:

a) La cantidad de calor necesaria para elevar su temperatura en 20 °C.

b) Si se desea mantener una temperatura interior de 60 °C y la temperatura media exterior es de 20 °C, calcular las pérdidas de calor hacia el exterior.

c) Calcular el rendimiento del equipo.

d) Calcular el gas consumido anualmente para cubrir las pérdidas.

Solución


Rendimiento del termotanque

S = π·d·h + π·d²/4

S = 3,14·50 cm·120 cm + 3,14·(50 cm)²/4

S = 20802,5 cm²

V = π·h·d²/4

V = 3,14·120 cm·(50 cm)²/4

V = 235500 cm³

m = 235,5 kg

a)

Q = m·ce·(tf - ti)

Q = 235,5 kg·(1 kcal/kg·°C)·20 °C

Q = 4710 kcal

b)

H = A·λ·Δt/e

H = (20802,5 cm²/2 cm)·(0,00002 cal/cm²·s·°C)·40 °C

H = 8,321 cal/s

H = 29,96 kcal/h

c)

Rendimiento

R = Qagua/Qgas

R = 4710 kcal·100%/9300 kcal

R = 50,65 %

d)

Haño = (29,96 kcal/h)·(8760 h/año)

Haño = 262449,6 kcal/año

Calorías perdidas = Haño/R

Haño/R = (262449,6 kcal/año)/50,65 %

Haño/R = 129518,9 kcal/año

Gas perdido = Calorías perdidas/calorias del gas/m³

Gp = (129518,9 kcal/año)/(9300 kcal/m³)

Gp = 13,93 m³/año

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