Pregunta: Un fermentador de 100 m3 y 5 m de diámetro se agita utilizando un impulsor de turbina de 1,7 m de diámetro a una velocidad de 80 rpm. El fluido de cultivo dentro del fermentador tiene las siguientes propiedades: Cp = 4,2 kJ kg -1 ºC-1 Kfb = 0,6 W m-1 ºC-1 densidad = 103 kg m-3 viscosidad b = 10-3 N s m-2 Suponga que la viscosidad en la pared es igual a

Un fermentador de 100 m3 y 5 m de diámetro se agita utilizando un impulsor de turbina de 1,7 m de diámetro a una velocidad de 80 rpm. El fluido de cultivo dentro del fermentador tiene las siguientes propiedades:

Cp = 4,2 kJ kg -1 ºC-1

Kfb = 0,6 W m-1 ºC-1

densidad = 103 kg m-3

viscosidad b = 10-3 N s m-2

Suponga que la viscosidad en la pared es igual a la viscosidad del fluido.
La fermentación genera calor a razón de 2500 kW.
Este calor se transfiere al agua de enfriamiento que fluye hacia un recipiente helicoidal de acero inoxidable (serpentín) dentro del fermentador. El espesor de la pared de la bobina es de 6 mm y la conductividad térmica del metal es de 20 W ml ºC-1. No hay capas de incrustaciones (sin incrustaciones) presentes y el coeficiente de transferencia de calor para el agua de refrigeración puede despreciarse. La temperatura de fermentación es de 30ºC; el agua de refrigeración entra en el serpentín a 10 °C
(a) Calcule el coeficiente de transferencia de calor en el lado del fermentador.
(b) Calcule el coeficiente global de transferencia de calor U. ¿Qué proporción de la resistencia total a la transferencia de calor se debe a la pared de la tubería?
(c) Para un caudal de agua de enfriamiento de 5x105 kg hl, calcule la longitud del serpentín de enfriamiento que se necesita si el diámetro es de 10 cm.