transferencia de calor en intercambiadores de calor

8/16/2019 Transferencia de Calor en Intercambiadores de Calor

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TRANSFERENCIA DE CALOR ENTRANSFERENCIA DE CALOR ENINTERCAMBIADORES DE CALORINTERCAMBIADORES DE CALOR

INFORME DE LABORATORIO N°5INFORME DE LABORATORIO N°5

AASIGNATURASIGNATURA: OPERACIONES DE TRANSFERENCIA: OPERACIONES DE TRANSFERENCIADE CALORDE CALOR

DDOCENTEOCENTE: P: PHH.D. LINA MARCELA AGUDELO.D. LINA MARCELA AGUDELOLAVERDELAVERDE

GIOVANNY RINCÓN ANDRADEGIOVANNY RINCÓN ANDRADE JAVIER DURLEY CEBALLOS RUANO JAVIER DURLEY CEBALLOS RUANO

PPROGRAMAROGRAMA DEDE IINGENIERÍANGENIERÍA DEDE AALIMENTOSLIMENTOSFFACULTADACULTAD DEDE CCIENCIASIENCIAS AAGROINDUSTRIALESGROINDUSTRIALES

UUNIVERSIDADNIVERSIDAD DELDEL QQUINDÍOUINDÍO


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AARMENIARMENIA, Q, QUINDÍOUINDÍO1 ! "5 ! #"1$1 ! "5 ! #"1$

OBJETIVOOBJETIVO

Determinar experimentalmente el coefciente de global de transerenciade calor (U) para el enriamiento de agua en un intercambiador con elujo de uidos en co-corriente y contra- corriente. Los resultadosobtenidos se compararán con los alores calculados por correlaciones ycon los alores te!ricos.

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

"n los dispositios llamados intercambiadores de calor #ay untransporte energ$tico desde un uido rio a un uido caliente a tra$s deuna pared metálica soporte del sistema. "n general los intercambiadoressimples consisten% en su sencillo par de tubos conc$ntricos en cuyointerior circulan los dos uidos (&ig. ')

F%&. 1 ' "suema de un intercambiador de doble tubo.

La circulaci!n del uido ue se presenta en los tubos conc$ntricospuede ser la misma direcci!n o en direcciones opuestas. "l #ec#o deutiliar un determinado tipo de aparato% con una geometr*a más omenos complicada está en unci!n de la cantidad de calor puesto en juego. +uesto ue el calor debe atraesar una superfcie ue separa y

contiene a los dos uidos% cuanto más eleada sea la cantidad de calortransportada% mayor será la superfcie necesaria com,n a ambos uidos(uo% aroto% /0'1).

Los intercambiadores de tubos conc$ntricos se utilian principalmentepara intercambios de calor ue no reuieren áreas demasiado grandes."n ujo contracorriente orecen una efciencia t$rmica máxima% losintercambiadores en cuanto su costo es menor para construirlos% se


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utilian principalmente con productos agroalimentarios (ar*n% 2uille%/0'1).

3ajo la denominaci!n general de intercambiadores de calor se engloba atodos auellos dispositios utiliados para transerir energ*a de un medio

a otro% siendo los ue transferen energ*a calor*fca entre uidos porconducci!n y conecci!n los ue permiten un mayor n,mero deaplicaciones t$cnicas en la ingenier*a.

De manera general los intercambiadores se clasifcan en dos grandesgrupos dependiendo de la orientaci!n relatia de la direcci!n de las doscorrientes uidas4 intercambiador de ujos cruados cuando lascorrientes de los uidos se cruan entre s* en el espacio (normalmenteen ángulosrectos) e intercambiadores de calor de ujos paralelos cuandolas dos corrientes se mueen en direcciones paralelas (2arc*a% '556).

F%&. # ' Distribuci!n de 7emperatura en un intercambiador de tubosconc$ntricos con ujos en co-corriente.

F%&. ( ' Distribuci!n de temperatura en un intercambiador de tubosconc$ntricos con ujo en contra-corriente.

MATERIALES Y M)TODOSMATERIALES Y M)TODOS


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MATERIAL Y EQUIPOS

Intercambiador de calor de tubos concéntricos.

Estufa eléctrica.

Termmetro de !un"n.#ronometro

$uantes térmicos

Olla con a%ua caliente

&ureta de '((ml

E*+-/ 0- O-2/3%4


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O B S E R V A R

E LE S Q U E M A

Flu jo encocorr ienteL lenar un rec ip iente con agua d e la la can i lla

tom ando su tem pera tu raU bicar un rec ip iente va c io de bajo

de la p os ic ion !"R ecog er e l agua # r ia de sa l ida d e l

in tercambiador$ eterm inar la tem peratura de

sa l ida de l #lu ido #r io

$ eterm inar e l # lu jo vo lum etr ico d e a gua # ria %u e e ntrara a l

in tercam biador bureta &''m l"R eg ist ra r e l tiem po%ue se dem ora

en l lenar la breta( a len ta r agua)asta *'+(verter e l agua ca l iente cu idadosa m ente en e l

tan%ue de l in tercam biador$ eterm inar la tem peratura de entrada

del # lu ido cal iente,o ner rec ip iente va c io de bajo

de la po s ic ion -

R ecog er e l agua ca l iente de sa lida

reg is t rado su . /R egis trar e l t iem po % ue tarda en

vac iarse e l tan%ue( alcu le e l cauda l vo lum etricodeagu a ca l iente

R egis trar ./ deen#r iamiento0

8ealiar el mismo procedimiento descrito para ujo en co-corrienteubicando la manguera de agua r*a en la posici!n (/) del intercambiador.

RESULTADOS Y DISCUSIÓNRESULTADOS Y DISCUSIÓN

T/67/ N.1 - Dimensiones del 9ntercambiador :cero-;obre (aana)

T68 I9-28 T68 E9-28


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D%% 0%0//m

rii 0%0''m

Die 0%0m

rei 0%0'<m

Dee 0%0='m ree 0%0/=m

L8&%90 '%1'm; COBRE 1>0 ?@mA

T/67/ N.# B Dimensiones del 9ntercambiador :cero-:cero (7arde)

T68 I9-28 T68 E9-28D%% 0%0//

mrii 0%0''

mDie 0%01 m@s 8e /=F0%=F (7urb.)P2 1%F55 Iu '>%1='

%9-28 =1'%0'' ?@m/A FLUIDO FRÍO Cg@m1 C/E 0%60>0 ?@mA 0%=F>1x'0-1

Cg@ms;p 6%=< ?@m/A T/67/ N.> ! Datos reueridos para el cálculo de Ui por correlaciones del

9ntercambiador A3-28'A3-28 (7arde) a 3892/'3822%-9-.

FLUIDO CALIENTE >,5°C@


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550%1F Cg@m1 C/E 0%61'6 CG@CgA

A%%

C%23-2-3%/

1%>0'x'0-%0/F

%9-28 ='5%F=1 ?@m/A FLUIDO FRÍO 0%'6 (Lam.)P2 1%61 Iu >%=/6

%9-28 // CG@CgA

A%- C828/ 6%/'x'0-0%FF ?@m/A


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T/67/ N.$ ! Datos reueridos para el cálculo de Ui por correlaciones del9ntercambiador A3-28'C862- (aana) a 3892/'3822%-9-.

FLUIDO CALIENTE


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%9-23/6%/082

F7%08 - 3892/'3822%-9- 0%0'F' Cg@s J /0F,$( # Ui 1(,"# #

U T-42%38 (>" ' >55 #

e observa claramente a simple vista que los valores por correlaciones para todos los casos fueron muy pequeos. os c#lculos

por correlaciones no son muy precisos, no se tiene en cuenta la

/eometr0a de las placas que sustentan los tubos en el interior de la

carcasa, esto se 1ace para que los c#lculos no sean tan complicados,

para evitar tener que 1acer cada uno por separado y lue/o inte/rar

(%cCabe, mit1, 22).


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Para los valores e$perimentales, que dieron muy altos con respecto a

los valores te3ricos, cabe resaltar que los posibles errores que se 1an

podido cometer pueden tener su ori/en en la perdida de calor por parte

de la carcasa al ambiente (&arc0a, 224). A5n as0, se observa que los

valores obtenidos de 6i e$perimentalmente, para co-corriente, seacercan bastante a los valores te3ricos, para el caso en contra-corriente

el valor de 6i dio muy alto, principalmente por lo ya mencionado sobre

la e!ciencia t"rmica m#$ima.

l diseo de este intercambiador tiene muc1as p"rdidas de calor con el

e$terior, pues no est# aislado t"rmicamente, lo que podr0a ser un factor

de error e$perimental bastante si/ni!cativo en el c#lculo del coe!ciente

/lobal de transferencia de calor (%uo7, %aroto, '*).

F%&2/ N.> ! Malores te!ricos de coefcientes de transerencia de calorglobal para algunos materiales.

n la teor0a se encuentran valores cercanos al e$perimento reali7ado,m#s no valores e$actos, debido a que en nuestra operaci3n no se

encuentran estandari7ados los puntos cr0ticos de operaci3n, lo cual

afecta directamente el c#lculo de 6i (%cCabe, mit1, 22).

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

o Ni bien las operaciones unitarias por s* mismas no resultan

particularmente interesantes% su estudio% análisis detallado yadecuada comprensi!n son undamentales para el desarrollo del9ngeniero de :limentos% para la optimiaci!n del proceso esimprescindible conocer el uncionamiento unitario de cada uno desus engranes.

o +ara el diseo real de un intercambiador de calor se tiene uetener en cuenta la unci!n ue $l ejerce mediante un análisis de


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transerencia de calor% esto inuye como papel importante para lareducci!n de costos% el peso y% el tamao ue ocupara entro deuna planta de procesos.

o La dierencia de temperaturas en cada punto del intercambiadorconstituye la uera impulsora mediante la cual se transfere elcalor. "n el intercambiador los uidos pueden iajar encontracorriente% paralelo% ujo cruado o una combinaci!n de ellas%experimentado ariaciones de temperatura ue no son lineales alo largo de su recorrido en el intercambiador. :s*% la dierencia detemperatura entre los uidos dierirá punto a punto en elintercambiador.

o Los resultados obtenidos son satisactorios% pues si bien presentan

errores eidentes% la tendencia se consera y resulta co#erente.:simismo% se satisfcieron los objetios de la práctica% pues másallá de calcular coefcientes de transerencia de calor pudimosentender el uncionamiento de tan importantes euipos.

BIBLIOGRAFÍABIBLIOGRAFÍA

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