practica intercambiadores de calor

Práctica 9: Intercambiadores de calor.

Fecha de realización de la práctica: 08-05-13





















1. Dibujar los perfiles de temperaturas de ambos fluidos a lo largo del intercambiador, para ambas experiencias.
Para dibujar los perfiles de temperatura se recoge en la siguiente tabla los datos necesarios:
Tabla 1.1. Datos experimentales de temperatura del aguafría y caliente.

Te.fria/ºC
Ts.fria/ºC
Te.caliente/ºC
Ts.caliente/ºC
Contracorriente
21,2
25
50,5
48,5
Paralelo
19,8
21,9
50,5
48,5

La longitud del intercambiador es de 95,5 cm.
En la figura 1.1 se recoge el perfil para la experiencia en la que los fluidos están en contracorriente y en la figura 1.2 la experiencia en la que los fluidos están en paralelo.


Figura 1.1. Perfilde temperatura para fluidos en contracorriente.

Figura 1.2. Perfil de temperatura para fluidos en paralelo.

2. Calcular las cantidades de calor cedida y absorbida, en paralelo y en contracorriente. Comente las posibles diferencias.
Para calcular la cantidad de calor se utilizan las ecuaciones (1) y (2).


donde,
: calor transmitido y absorbido por unidad de tiempo. (kW)
: flujo másico.(kg/s)
cp: calor específico. (kJ/kg ºC)
∆T: diferencia de temperaturas. (ºC)
Q: caudal (m3/s)
Ρ: densidad (kg/m3)

a) Contracorriente:

Calor cedido:
Para poder obtener el calor cedido se debe conocer:
- Caudal del agua caliente: Experimentalmente se midió el caudal y éste fue de 900ml/17s que en unidades internacionales sería de 0,053·10-3 m3/s.
- Densidad del agua caliente: ladensidad se obtiene interpolando. Para ello se calcula la media entre el agua caliente de entrada y el de salida del intercambiador:

Usando la tabla de propiedades termodinámicas del agua se obtiene:
Tabla 2.1. Datos de temperatura y densidad del agua.
T/ºC
ρ/
49
988,47
49,5
ρ49,5ºC
50
988,02

Interpolando:

ρ49,5ºC= 988,245 kg/m3
- Calor específico del agua caliente: se calcula igualque la densidad, obteniendo la media de las temperaturas (49,5ºC) e interpolando con los datos recogidos de la tabla de propiedades termodinámicas.
Tabla 2.2. Datos de temperatura y calor específico del agua.
T/ºC
cp/
45
4,181
49,5
cp49,5ºC
50
4,182

Interpolando: cp49,5ºC= 4,1819 kJ/kg ºC
- Diferencia de temperaturas: es la diferencia entre la temperatura de entrada y la temperaturade salida del agua caliente:

Una vez que tenemos todos los datos se obtiene el flujo másico sustituyendo los valores en la ecuación (2):

Por último se sustituyen los datos restantes en la ecuación (1) para obtener el calor cedido:

Calor absorbido:
Hay que conocer los siguientes datos:
- Caudal del agua fría: 0,0245·10-3 m3/s.
- Densidad del agua fría:

Usando la tabla depropiedades termodinámicas del agua se obtiene:
Tabla 2.3. Datos de temperatura y densidad del agua.
T/ºC
ρ/
20
998,29
23,1
ρ23,1ºC
24
997,38

Interpolando: ρ23,1ºC= 997,58475kg/m3
- Calor específico del agua fría:
Tabla 2.4. Datos de temperatura y calor específico del agua.
T/ºC
cp/
20
4,183
23,1
cp23,1ºC
25
4,181

Interpolando: cp23,1ºC= 4,18176 kJ/kg ºC
- Diferencia detemperaturas:

Una vez que tenemos todos los datos se obtiene el flujo másico sustituyendo los valores en la ecuación (2):

Por último se sustituyen los datos restantes en la ecuación (1) para obtener el calor absorbido:


b) Paralelo:

Calor cedido:
Para poder obtener el calor cedido se debe conocer:
- Caudal del agua caliente: 0,053·10-3 m3/s.
- Densidad del agua caliente:

Usando la tablade propiedades termodinámicas del agua se obtiene:
Tabla 2.5. Datos de temperatura y densidad del agua.
T/ºC
ρ/
49
988,47
49,5
ρ49,5ºC
50
988,02

Interpolando: ρ49,5ºC= 988,245 kg/m3
- Calor específico del agua caliente:
Tabla 2.6. Datos de temperatura y calor específico del agua.
T/ºC
cp/
45
4,181
49,5
cp49,5ºC
50
4,182

Interpolando: cp49,5ºC= 4,1819 kJ/kg ºC
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