Lab Nº3 Condensador Multitubular 20

Ingeniería Ejecución Química - LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I | |
|CONDENSACION DE VAPORES |
|Intercambiador Multitubular 1-2|




|Algunos aspectos para reflexionar previo a la operación del sistema de condensación de vapores en intercambiador multitubular del LOPU… profe elsa |



Condensación de vapores

La condensación de vapores es una operación de transferencia de calor en la cual un fluidode enfriamiento (agua) circula por el interior de los tubos del intercambiador para remover la energía desde la fase vapor que circula por la carcasa. El vapor cambia su estado de agregación, condensando y el agua de enfriamiento eleva su temperatura (Figura 1).









[pic]



Figura 1: Sistema de Condensación

El flujo de calor transferido desde la fase vapor al agua estádeterminado por la fuerza impulsora (diferencia de temperatura) y la resistencia. El sistema presenta tres resistencias, restricciones que deben ser vencidas para que ocurra la transferencia de energía, las cuales actúan en serie. La primera corresponde a la fase vapor; la segunda, a la pared metálica del tubo y la tercera a la del agua que fluye por el interior de los tubos. En el lado del vapor laresistencia se concentra en la película de condensado, mientras que en el lado del agua en la capa límite (Figura 2).



[pic]

Figura 2: Resistencias involucradas en la Transferencia de calor desde el vapor al agua



Considerando que las resistencias actúan en serie, la resistencia total corresponde a:



[pic] ecuación 1



El mecanismo detransferencia de calor desde el seno del vapor hasta la pared del tubo y desde la pared del tubo hasta el seno del agua corresponde a CONVECCIÓN (Ley de Newton), mientras que el mecanismo que gobierna la transferencia a través de la pared es la CONDUCCIÓN (Ley de Fourier).

Por lo tanto, el flujo de calor transferido es igual a:



[pic] ecuación 2



Para establecera que corresponde la fuerza impulsora característica, hay que analizar los perfiles de temperatura para ambos fluidos. Dado que el intercambiador es del tipo 1-2, el vapor circula por la carcasa en una única pasada, mientras que el agua lo hace por los tubos en dos pasadas (Figura 3).

[pic]

Figura 3: Perfiles de temperatura

Como se observa en el perfil térmico del vapor, éste no modificasu temperatura ya que se encuentra en equilibrio líquido-vapor, considerando que el vapor ingresa saturado o con un grado de recalentamiento poco significativo. Si bien el condensado puede salir a menor temperatura el subenfriamiento ocurre en la línea de descarga del mismo. La fuerza impulsora que corresponde a la diferencia de temperatura entre el fluido caliente (vapor) y el fluido frío (agua)cambia su magnitud a lo largo de la trayectoria. Por lo tanto, se define un valor representativo en base a la media logarítmica de las diferencias de temperatura a la entrada y salida del intercambiador.

Considerando que no existe recalentamiento del vapor ni subenfriamiento del condensado se tiene:



[pic] ecuación 3

Para evaluar las resistencias a latransferencia de calor se utilizan los coeficientes de transferencia de calor correspondientes a los respectivos mecanismos de transferencia de calor, es decir:

[pic] ecuación 4

[pic] ecuación 5

[pic] ecuación 6



En que:

ho: coeficiente de película (convectivo) del lado de la carcasa...