Determinacion dl coeficiente u

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Determinación del coeficiente global de transmisión de calor.
Experimentación en Ingeniería Química II.

Leticia Pérez Baos. 70826710 G Grupo 7. 3º Ingeniería Química. Curso 2010-2011.

1. INTRODUCCIÓN
1.1. Objetivo de la práctica:

La finalidad de esta práctica, basada en la transmisión de calor, consiste en, utilizando un intercambiador, conseguir dos objetivos:  Determinar elcoeficiente global de transmisión de calor u.  Comprobar la ecuación de Dittus-Boelter.

1.2.

Fundamento teórico general:

Cuando existe un gradiente de temperaturas en un sistema o cuando dos sistemas a diferente temperatura se ponen en contacto se transfiere energía. El proceso mediante el cual tiene lugar este transporte de energía se conoce como transmisión de calor. Lo que se transmite,calor, no puede ser medido ni observado directamente; pero sus efectos, permiten su medida. Puesto que la transmisión de calor es un transporte de energía, se sigue necesariamente el principio de conservación de la energía, por eso, en un sistema cerrado, el calor transmitido por la región de temperatura superior, debe de ser exactamente igual al calor absorbido por la región de temperatura inferior.Los mecanismos a través de los cuales se transmite el calor son por conducción, convección y radiación. Tanto la conducción como la convección necesitan de un medio material para poder transferir esta energía, mientras que la radiación, no lo necesita, y de hecho está más favorecida en el vacío.

La conducción de calor es el mecanismo de transmisión de calor en sólidos, cuando en un mediomaterial existe un gradiente de temperatura, el calor fluye en sentido contrario a este gradiente. La energía se transmite debido al movimiento de átomos, moléculas, iones y electrones, que constituyen la sustancia, sin movimiento aparente de la materia a nivel macroscópico.

La convección se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (aire, agua) que transporta el calor entre zonas condiferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de materiales fluidos. Estos, al calentarse, aumentan de volumen y, por lo tanto, su densidad disminuye y ascienden desplazando el fluido que se encuentra en la parte superior y que está a menor temperatura. Lo que se llama convección en sí, es el transporte de calor por medio de las corrientes ascendente y descendente delfluido.

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En la transmisión de calor desde la superficie de un sólido a la temperatura ts, hasta un fluido a temperatura t, intervienen tanto la conducción como la convección de un fluido. Se resuelve el problema por aplicación del coeficiente de convección h, definido por la ecuación:

Este coeficiente depende de las propiedades físicas del fluido y de las características del movimientonatural o forzado de este con respecto a la superficie. Su cálculo se efectúa con ayuda del análisis dimensional, siendo los módulos adimensionales más empleados por la convección, los siguientes: Nusselt……………………………. Nu = hD/k Stanton …………………………… St = h/(cG) = Nu/(Re Pr) Reynolds………………………….. Re = Prandntl………………………….... Pr = c Grashof……………………………. Gr = Condensación……………………... Co = Peclet………………………………Pe= DGc/k = uD/a En el caso de flujo turbulento considerando las propiedades del fluido a temperatura media de la película de tránsito, el valor de h se despeja de la ecuación siguiente, denominada ecuación de Dittus-Boelter:

Si consideramos las propiedades del fluido en un punto de su masa suficientemente alejado de la superficie de calefacción o enfriamiento, en donde el gradiente detemperaturas es nulo, la ecuación anterior se transforma en: para el calentamiento de fluidos. para el enfriamiento de fluidos. En el caso de los gases podemos considerar Pr constante e igual a 0,74; ya que sólo varía con la temperatura, y muy poco. Cambiadores de calor. Se conoce con este nombre cualquier dispositivo que verifique un intercambio de calor entre dos fluidos separados por una pared sólida....
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