Las resistencias térmicas

Universidad Nacional Autónoma de México

Laboratorio de Ingeniería Química II


Fecha de entrega:
8/05/2012

Problema

Utilizar uno de los cambiadores de coraza con tubos de acero del módulo Pignat, para seleccionar el arreglo de corrientes que permita obtener la mínima temperatura de enfriamiento de agua caliente que se puede obtener bajo las siguientes condiciones:

1.- El menorconsumo de agua de enfriamiento

2.- La mayor rapidez de transferencia de calor

3.- Las mínimas resistencias térmicas del coeficiente total Uo

Arreglo 1.- Flujo de agua caliente con gasto de 200 L / h a temperatura de alimentación de 65ºC por los tubos y flujos en contra corriente de agua fría por la coraza. El cambiador no está incrustado

Arreglo 2.- Flujo de agua caliente con gastode 200 L / h a temperatura de alimentación de 65ºC por la coraza y flujos en contra corriente de agua fría por los tubos. El cambiador no está incrustado

Reportar el menor consumo de agua de enfriamiento, la mayor rapidez de transferencia de calor y las mínimas resistencias térmicas.

Arreglo 1

Arreglo 2

Gráfica | Contenido |
A | Las temperaturas de salida T2 (ºC) de los arreglos 1y 2 Vs. gasto de agua fría Lf (L / h) |
B | Las cantidades de calor transferido por el fluido caliente Qc (kcal / h) de los arreglos 1 y 2 Vs. gasto de agua fría Lf (L / h) |
C | Los coeficientes totales experimentales Uexp (kcal / h m^2 ºC) del arreglo 1 Vs. gasto de agua fría Lf (L / h) |
D | Los coeficientes totales experimentales Uexp (kcal / h m^2 ºC) del arreglo 2 Vs. gasto deagua fría Lf (L / h) |

Cuestionario

1.- De la gráfica A. ¿Por qué razón a cualquier incremento de flujo de agua fría, la corriente de proceso de salida T2 se enfría más en el arreglo 1 que en el arreglo 2, si las temperaturas y los flujos de las corrientes alimentadas son iguales? Despreciar el calor perdido por las paredes de la coraza.

Debido a que en el arreglo 1 la corriente deagua calienta va por los tubos y en el arreglo 2 la corriente de agua caliente entra por la coraza, lo que hace una gran diferencia en el área de transferencia de calor. Por lo que se puede decir que en el arreglo 2 hay una menor área para favorecer la transferencia de calor.

2.- Del análisis de los resultados experimentales de las tablas I y II, explicar por qué cuando se alimentan alcambiador gastos altos de agua de enfriamiento Lf, las temperaturas de salida T2 permanecen constantes.

Porque la transferencia de calor que puede ser intercambiada ha llegado a su máxima cantidad. Por lo que nos indica que existe un fluido controlante.

3.- ¿Qué diferencias existen entre los arreglos del cambiador 1 y 2 para explicar por qué no se obtienen los mismos valores de lastemperaturas de salida T2 del agua caliente y t 2 del agua fría?

Como se mencionó en la pregunta 1, los arreglos se encuentran alternados la ubicación de las corriente caliente como la corriente fría; en el primer arreglo la corriente caliente va en los tubos y la corriente fría se encuentra en la coraza, por lo que en el arreglo dos es al revés. Dichos cambios en el acomodo hace que el área detransferencia no sea el mismo para los arreglos y también hace que los coeficientes sean diferentes para los arreglos por lo que tiene una repercusión en la temperatura de salida.

4.- ¿En qué dirección se da la rapidez de transferencia de calor (flux de calor) en los arreglos 1 y 2?

Para poder expresar el flux de calor se tiene que bien ubicado en donde se encuentra la corriente caliente yla corriente fría, para el arreglo 1 el flux de calor va de los tubos hacia la coraza ya que en dicho arreglo se encuentra la corriente caliente en los tubos y la corriente fría en la coraza; para el arreglo 2 el flux de calor se va a dar desde la coraza hacia los tubos, ya que en este arreglo la corriente caliente se encuentra en la coraza y la corriente fría en los tubos.

5.- ¿Qué...