Reporte practica de labratorio: transferencia de calor en diferentes geometrias

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología


Práctica No. 12: Medición de coeficientes de transferencia de calor en diferentes geometrías

Que presenta:
Garfias Gallegos Diego
Garzón Guzmán Elida
Hernández Armendariz Alberto
Olivar Pineda Itaietzi
Peña Ayala Jorge Adrian
Pérez Aquiahuatl Jesús Alfonso
Rivera Trejo Jose Luis
SorianoMalvaez Jorge Arturo


Laboratorio de Bioingeniería


Profesores:
Ordorica Morales María Guadalupe
Muñoz Herrera Alejandro

Grupo: 3BM3 Equipo: 1


Mayo del 2013
OBJETIVOS
Objetivo general:
Conocer el mecanismo de operación de los intercambiadores de tubos y coraza.

Objetivos particulares:
Conocer los parámetros que influyen en la evaluación experimental del coeficiente global.Determinar el coeficiente global de transferencia de calor en un intercambiador de tubos y coraza.

DESARROLLO EXPERIMENTAL













RESULTADOS

Después de concluir el desarrollo experimental se obtuvieron los siguientes datos:

Tabla 1. Flujo y temperaturas de entrada y salida del fluido frío
Experimento
Temperatura de entrada del fluido frío t1 (ºC)
Temperatura desalida del fluido frío t2 (ºC)
Δt (ºC)
Flujo volumétrico (mL/s)
Flujo másico (g/s)
1
21,5
42
20,5
75/1,52
49,3
2
21,5
32,5
11,0
150/1,34
111,9
3
21,5
28,5
7,0
260/1,49
174,5
4
21,5
21,5
0,0
355/1,3
273,1
5
21,5
33
11,5
65/1,3
50,0
6
21,5
53
31,5
65/2,51
25,9

Con los datos obtenidos experimentalmente, se procedió a calcular la carga térmica (Q), la diferenciamedia logarítmica de temperaturas (LMTD) y el coeficiente global de transferencia de calor (U). Dichos valores calculados se presentan en la Tabla 2.

Tabla 2. Datos obtenidos a los diferentes flujos de alimentación
Experimento
Q (J/s)
LMTD (ºC)
U (W/m2*ºC)
1
4234,0134
91,6783
511,4437
2
5154,3892
96,7058
590,2516
3
5113,1990
98,7687
573,3051
4
0,0000
-
-
5
2406,950096,4458
276,3734
6
3415,1481
85,5962
441,8426






Grafica 1. Carga térmica en función del flujo.


Gráfica 1. Coeficiente de transferencia de calor en función del flujo.

ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
El tipo de intercambiador de calor empleado en esta práctica, fue un intercambiador de tubos y coraza, el cual se usa comúnmente para servicios en los que se requieren grandessuperficies de intercambio, generalmente asociadas a caudales muy altos. Este equipo tiene ubicados los tubos en un haz, rodeados por un tubo de gran diámetro denominado coraza, en específico, fue un intercambiador de Cabezal Flotante Interno (tipo AES).

El modelo más común es el de casco y tubo; y sus componentes principales son: un casco de un paso, tubos de doble paso con canal y cubiertadesmontable, cabeza flotante con dispositivo de apoyo, así como desviadores transversales y placas de apoyo.

Algunas de sus características son:
Permite la expansión térmica de los tubos respecto al casco.
Permite el desmontaje.
En lugar de dos pasos, puede tener cuatro, seis u ocho.
Los desviadores transversales, con porcentaje de paso y su separación, modifican la velocidad en el casco y supérdida de carga.
El flujo es contracorriente y a favor de la corriente en mitad de los tubos.


Figura 1. Diagrama de un intercambiador de tubos y coraza de paso multiple.

Para obtener la temperatura de entrada de vapor en el intercambiador de tubos y corazas, debe conocerse previamente la presión a la que se trabaja para después calcular la presión absoluta que se consideraría como presiónde vapor. Este dato se busca en las tablas de vapor saturado (Smith, 2005) para encontrar la temperatura con la que se trabaja el sistema; esto se ejemplifica más ampliamente en el apartado de memoria de cálculo.

Analizando matemáticamente las ecuaciones involucradas en la transferencia de calor en este tipo de intercambiadores, se indica que el coeficiente de transferencia de calor...