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Calor II.

Resumen
El objetivo principal de la práctica realizada en el laboratorio fue el de observar la transferencia total de calor en un sistema de paredes compuestas y en un intercambiador de coraza y tubo. En el sistema de paredes compuestas el material utilizado como aislante era madera, asbesto y fibra de vidrio todos de un cierto espesor. Se observo que a medida que transcurría eltiempo (a presión constante) aumentaba la temperatura en las paredes del cilindro, indicando esto que había mayor la transferencia de calor desde el interior del cilindro al exterior del mismo. Se obtuvieron las siguientes conductividades++++++. En el intercambiador de coraza y tubo por motivos de seguridad se introdujo el vapor por los tubos y el agua de enfriamiento por la coraza, ocurriendo latransferencia de calor desde los tubos al interior de la misma, es decir, del vapor al agua de enfriamiento, ocasionando esto menos perdidas por calor . El coeficiente global de transferencia de calor producido es de ++++++++ y el área requerida de++++++, concluyéndose que a mayor área de transferencia, menor es el coeficiente global de transferencia de calor, lo cual concuerda con loesperado teóricamente. Al comparar los valores teóricos y prácticos de las áreas requeridas se puede concluir si el intercambiador funciona bien o no o si tiene la capacidad suficiente.

Marco Teórico.

El flujo de calor desde un fluido a través de una pared sólida hasta un fluido más frío se encuentra con frecuencia en la práctica de la ingeniería química. El calor transmitido puede ser calorlatente, que va acompañado de un cambio de fase tal como vaporización o condensación, o bien puede ser calor sensible procedente del aumento o disminución de la temperatura de un fluido sin cambio de fase. Algunos ejemplos típicos son la disminución de temperatura de un fluido por transmisión de calor sensible hacia un fluido más frío, cuya temperatura aumenta por este hecho; condensación de vapor deagua con agua de enfriamiento y evaporación. Todos estos casos implican transmisión de calor por conducción y convección.[1]

La conducción se comprende fácilmente considerando el flujo de calor en sólidos isotrópicos, donde no hay convección y el efecto de la radiación es despreciable. La ley general que rige la conducción es la Ley de Fourier; la relación básica del flujo de calor por conducciónes la proporcionalidad existente entre la velocidad de flujo de calor a través de una superficie isotérmica y el gradiente de temperatura existente en dicha superficie. Esta generalización es aplicable a cualquier lugar del cuerpo y en cualquier instante.[1]

dq/dA= - K ∂T/∂n (1)

Donde A es el área de la superficie isotérmica, n distancia media en dirección normal a la superficie, qvelocidad de flujo de calor a través de la superficie en dirección normal a la misma, T temperatura y K constante de proporcionalidad. La derivada parcial de la ecuación 1 pone de manifiesto el hecho de que la temperatura puede variar tanto con la localización como con el tiempo, el signo negativo refleja el hecho físico de que el flujo de calor se produce de mayor a menor temperatura, de formaque el signo del gradiente es contrario al del flujo de calor.[1]

La constante de proporcionalidad K es una propiedad de la sustancia que se denomina conductividad calorífica y análogamente a la viscosidad newtoniana μ, es una de las llamadas propiedades de transporte. K es una función de la temperatura pero la variación es relativamente pequeña, de forma que, para pequeños intervalos detemperatura puede considerarse constante, mientras que para intervalos de temperaturas mayores la conductividad calorífica varia linealmente con la temperatura.[1]

El coeficiente global de transmisión de calor (U) es definido como un factor de proporcionalidad entre la velocidad de flujo de calor (q), el área de transferencia de calor y un gradiente de temperatura. Indica la capacidad que tiene un...
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