Intercambiadores de calor
Páginas: 8 (1751 palabras)
Publicado: 20 de diciembre de 2015
INTERCAMBIADORES DE CALOR
Montes O. (1223674), Ortiz S. (0941236), Polo D. (1132634)
Escuela de Ingeniería de Alimentos, Universidad del Valle
Abril 24 del 2014
RESUMEN
Se midieron las temperaturas de entrada y salida para flujos diferentes de un intercambiador de calor, para configuraciones del sistema en paralelo y contracorriente y el caudal circundante. A partir de los datos obtenidos, secalculó la diferencia de temperatura media logarítmica, el coeficiente global de transferencia de calor, el calor transferido para diferentes condiciones en el intercambiador, se concluye que la transferencia de calor está determinada por aspectos como la geometría del intercambiador, así como por el fluido y sus propiedades; de igual forma experimentalmente se determinó que la trasferencia decalor es mayor cuando se aumenta el flujo de agua fría o cuando se opera con flujos en contracorriente.
INTRODUCCIÓN
En las industrias de proceso, la transferencia de calor entre dos fluidos casi siempre se lleva a cabo en intercambiadores de calor. El tipo más común es uno en el cual el fluido caliente y el frío no entran en contacto directo el uno con el otro, sino que están separados por una paredde tubos o una superficie plana o curva. La transferencia de calor se efectúa por convección desde el fluido caliente a la pared o la superficie de los tubos, a través de la pared de tubos o placa por conducción, y luego por convección al fluido frío. (Geankoplis, 2006).
Existen muchos tipos de intercambiadores y su aplicación a nivel industrial es extensa. Para cada aplicación, se requiere unaconfiguración especial del equipo, el más común de éstos es el intercambiador de calor de tubo doble, el cual se utilizó en esta práctica.
El intercambiador de doble tubo está formado por dos tubos concéntricos. A través del espacio anular y del interior del tubo circulan dos corrientes, una de alimentos y la otra del medio que se utilice para enfriar o calentar el producto, generalmente agua ovapor. Las corrientes pueden circular en la misma dirección (flujo paralelo), o en direcciones opuestas (contracorriente). (Velez, 1998).
MATERIALES Y METODOS
Se utilizó un intercambiador de calor de tubos concéntricos, por el cual se hizo circular un flujo de 0,2 L/min para agua caliente y fría respectivamente, se verifico que la temperatura del agua de salida del calentador tuviera inicialmenteuna temperatura cercana a 45°C, se tomaron datos de temperatura cada 2 minutos con las válvulas organizadas en paralelo hasta lograr una estabilidad, se repitió el experimento para las válvulas en contracorriente registrando de igual manera los datos. Luego se varió a 0,4 L/min el caudal de agua fría en paralelo y el caudal de agua caliente en contracorriente y se repitió el procedimiento.
Serealizó una simulación con ayuda del programa Tubular Heat Exchangers, donde se variaron las direcciones de los flujos, en paralelo y contracorriente, para agua y leche, además se controló las temperaturas de entrada y varió los flujos másicos obteniendo así las temperaturas de salida.
Para hallar el calor transferido () se debe hacer uso de la ecuación 1.
Donde A: área de transferencia de calor.
Elcoeficiente global de transferencia de calor () puede calcularse aproximadamente por medio de la ecuación 2.
A partir de la ecuación de Dittus-Boelter se obtienen los coeficientes convectivos () (ec 3).
Con n= 0.4 para el fluido frio y 0,3 para el fluido caliente.
: Diámetro de la tubería.
: Coeficiente de conductividad térmica.
: Número de Reynolds
: Número de Prandtl
La diferencia detemperatura media logarítmica (), esta expresada por la ec 4.
Para el flujo en paralelo se tiene que:
Para flujo contracorriente se tiene que:
Dónde:
: Temperatura fría salida.
: Temperatura caliente salida.
: Temperatura fría entrada.
: Temperatura caliente entrada.
El número de Reynolds () está dado por la ec 9.
Donde : Diámetro del tubo.
: Velocidad del aire.
: Viscosidad cinemática.
El...
Montes O. (1223674), Ortiz S. (0941236), Polo D. (1132634)
Escuela de Ingeniería de Alimentos, Universidad del Valle
Abril 24 del 2014
RESUMEN
Se midieron las temperaturas de entrada y salida para flujos diferentes de un intercambiador de calor, para configuraciones del sistema en paralelo y contracorriente y el caudal circundante. A partir de los datos obtenidos, secalculó la diferencia de temperatura media logarítmica, el coeficiente global de transferencia de calor, el calor transferido para diferentes condiciones en el intercambiador, se concluye que la transferencia de calor está determinada por aspectos como la geometría del intercambiador, así como por el fluido y sus propiedades; de igual forma experimentalmente se determinó que la trasferencia decalor es mayor cuando se aumenta el flujo de agua fría o cuando se opera con flujos en contracorriente.
INTRODUCCIÓN
En las industrias de proceso, la transferencia de calor entre dos fluidos casi siempre se lleva a cabo en intercambiadores de calor. El tipo más común es uno en el cual el fluido caliente y el frío no entran en contacto directo el uno con el otro, sino que están separados por una paredde tubos o una superficie plana o curva. La transferencia de calor se efectúa por convección desde el fluido caliente a la pared o la superficie de los tubos, a través de la pared de tubos o placa por conducción, y luego por convección al fluido frío. (Geankoplis, 2006).
Existen muchos tipos de intercambiadores y su aplicación a nivel industrial es extensa. Para cada aplicación, se requiere unaconfiguración especial del equipo, el más común de éstos es el intercambiador de calor de tubo doble, el cual se utilizó en esta práctica.
El intercambiador de doble tubo está formado por dos tubos concéntricos. A través del espacio anular y del interior del tubo circulan dos corrientes, una de alimentos y la otra del medio que se utilice para enfriar o calentar el producto, generalmente agua ovapor. Las corrientes pueden circular en la misma dirección (flujo paralelo), o en direcciones opuestas (contracorriente). (Velez, 1998).
MATERIALES Y METODOS
Se utilizó un intercambiador de calor de tubos concéntricos, por el cual se hizo circular un flujo de 0,2 L/min para agua caliente y fría respectivamente, se verifico que la temperatura del agua de salida del calentador tuviera inicialmenteuna temperatura cercana a 45°C, se tomaron datos de temperatura cada 2 minutos con las válvulas organizadas en paralelo hasta lograr una estabilidad, se repitió el experimento para las válvulas en contracorriente registrando de igual manera los datos. Luego se varió a 0,4 L/min el caudal de agua fría en paralelo y el caudal de agua caliente en contracorriente y se repitió el procedimiento.
Serealizó una simulación con ayuda del programa Tubular Heat Exchangers, donde se variaron las direcciones de los flujos, en paralelo y contracorriente, para agua y leche, además se controló las temperaturas de entrada y varió los flujos másicos obteniendo así las temperaturas de salida.
Para hallar el calor transferido () se debe hacer uso de la ecuación 1.
Donde A: área de transferencia de calor.
Elcoeficiente global de transferencia de calor () puede calcularse aproximadamente por medio de la ecuación 2.
A partir de la ecuación de Dittus-Boelter se obtienen los coeficientes convectivos () (ec 3).
Con n= 0.4 para el fluido frio y 0,3 para el fluido caliente.
: Diámetro de la tubería.
: Coeficiente de conductividad térmica.
: Número de Reynolds
: Número de Prandtl
La diferencia detemperatura media logarítmica (), esta expresada por la ec 4.
Para el flujo en paralelo se tiene que:
Para flujo contracorriente se tiene que:
Dónde:
: Temperatura fría salida.
: Temperatura caliente salida.
: Temperatura fría entrada.
: Temperatura caliente entrada.
El número de Reynolds () está dado por la ec 9.
Donde : Diámetro del tubo.
: Velocidad del aire.
: Viscosidad cinemática.
El...
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