Coeficiente De Transferencia De Calor Por Convección Forzada En Cañerías

Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento Ingeniería Civil Química

Laboratorio de Procesos Químicos I
Informe de Laboratorio
Coeficiente de transferencia de calor por
convección forzada en cañerías

Integrantes:
Cristián Soto
Juan Pablo Vallejos (E)
Rodrigo Valenzuela
Hans Kulenkampff (L)
Profesor:
Marlene Roeckel
Ayudante:
Rubén Pérez
Fechaentrega:
04.05.12

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SUMARIO
Para poder entender y trabajar con un proceso que involucre el intercambio
de calor, es necesario calcular los coeficientes de transferencia de calor que
singularizan a cada sistema en particular. Bajo esta premisa, se procederá a la
obtención experimental de estas variables, del “Coeficiente Global de transferencia de
Calor”, y del “Coeficiente Internode transferencia de Calor” que posee un cierto
intercambiador de tubos concéntricos en estudio. Para llevar a cabo este objetivo, y
con la idea de tener la capacidad de generar mejores conclusiones, se desarrollará el
cálculo bajo dos enfoques: uno netamente matemático proveniente de balances de
energía, y otro empírico, proveniente de correlaciones ya existentes, las cuales tienendistintos rangos de validez y de exactitud.
Indistintamente del enfoque, se necesita tomar medidas de temperatura a lo
largo del proceso, y del flujo volumétrico de agua presente en el proceso. Las medidas
de temperatura se obtienen por medio de 6 termocuplas distribuidas en el sistema, y
la de flujo volumétrico por un Rotor-X.
En una sesión de pre-laboratorio se procedió acalibrar los instrumentos para
minimizar el error de la toma de datos, con la idea de llevar a cabo de la mejor forma
el análisis.
En el interior de este documento se encontrará el desarrollo de la
conceptualización presentada. Tanto en tablas de datos, como en gráficas y diagramas
que permiten entender mejor el trabajo realizado.
Cabe mencionar que al final del ciclo de trabajoexperimental se está en
condiciones de determinar la exactitud de las correlaciones existentes para el cálculo
del coeficiente de transferencia de calor. Se trabaja y analizan las 4 correlaciones más
representativas encontradas en la literatura, en el sentido de ser de diferentes épocas
y autores.
A modo de comentario, el equipo de asesores, quiere recalcar la importancia
de estaexperiencia, la que es capaz de verificar empíricamente la validez de ciertas
correlaciones y modelos, permitiendo conceptualizar de mejor forma el uso de los
intercambiadores de calor.
En un segundo punto, es bueno mencionar la idealidad con la que se trabajó en
el proceso. Sin duda, algunos supuestos usados para el sistema, como por ejemplo que
no hay transferencia de calor al ambiente, sonnetamente teóricos e improbables. A
pesar de ello, se podría aspirar a una mejor aproximación al rendimiento ideal si se
mejorara la aislación de la carcasa, se aumentara el número de termocuplas, se tuviera

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un medidor de flujo más exacto, equipo electrónico más actualizado, entre otras
mejoras.
Como conclusión asociada netamente a los datos, se desprende que el proceso detransferencia de calor observado en el sistema es condicionado mayormente por la
convección interna dentro del fluido líquido.
A continuación se presentan los datos obtenidos en el trabajo experimental:

Flujo
U
hi TEÓRICO hi Dittus-Boelter
(LPM) (W/m2*K) (W/m2*K)
(W/m2*K)
2,92
2680
1868
2157
5,98
4048
3139
3133
9,27
5329
4305
3908
12,5
6413
5333
4484
14,6
71995986
4873
Tabla 1. Resultados

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hi Sieder & Tate
(W/m2*K)
1923
3238
4435
5478
6133

hi Petukhov
(W/m2*K)
2042
3420
4712
5871
6613

hi Gnielinski
(W/m2*K)
1717
3120
4424
5589
6337

Índice
ÍNDICE DE TABLAS ......................................................................................................................... 5
ÍNDICE DE GRÁFICAS...