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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO

FACULTAD DE QUÍMICA

LABORATORIO DE FLUJO DE FLUIDOS Y
TRANSFERENCIA DE CALOR

INGENIERÍA QUÍMICA

Dra. Rubí Romero Romero
Dr. Juan Antonio Arzate

ELABORADO POR:
Almazán Ramírez Diego Armando
Candelas Estrada Israel Jiovanny
Espindola Gutiérrez Daphne Viridiana
Huerta Garduño Eder
Palacios Vega Karla Ana Paulina
SalazarHernández Daniel

PRÁCTICA 10

DETERMINACIÓN DE LA PÉRDIDA DE
CALOR EN TUBOS AISLADOS

GRUPO 66

DETERMINACIÓN DE LA PÉRDIDA DE
CALOR EN TUBOS AISLADOS
Objetivos
Conocer la operación de equipo que trabaje con vapor.
Reconocer la relación que se da entre las unidades de aprendizaje de Flujo de Fluidos y Transferencia de Calor.
Determinar las pérdidas de calor a través tuberíasaisladas y sin aislar.
Determinar los flujos de condensado formados en las diferentes líneas del equipo.
Determinar el radio crítico del sistema.

Marco teórico

Para que exista transmisión de calor por conducción se considera que el calor fluirá a través de un medio cuyas moléculas están fijas en sus posiciones, es decir un medio sólido. 
Ejemplos de medios sólidos: acero, madera, corcho,plástico, todos ellos claro está que a temperatura en que tengan estado sólido.
Este flujo de calor ocurrirá sólo si existe un salto térmico entre dos puntos del sólido. Este salto térmico o diferencia de temperaturas será expresado en forma infinitésima como dt. 
A su vez para que tenga lugar el flujo de calor debe transcurrir un tiempo, al que llamaremos con el infinitésimo dτ.
Al calor también lostomaremos como infinitésimo dQ.

El enfriamiento de un cuerpo caliente expuesto al aire se efectúa en parte por radiación y en parte por conducción del calor a partir de la superficie del cuerpo al aire con el que esta en contacto. La actividad de la conducción superficial se agudiza grandemente por el viento, el cual lleva continuamente porciones nuevas de aire frió al contacto con lasuperficie, en lugar de aquellos que se han calentado.

En la pared de un tubo la trayectoria del flujo de calor aumenta con la distancia de la trayectoria desde el radio interior al radio exterior, es decir la dirección en la que fluye el calor es radial.
Considerando que el calor fluye dentro de un cilindro es:

q=2πrk-dtdr Btuh*ft (1)

Integrando
t=-q2πklnr+C1(2)


RESISTENCIA CILÍNDRICA EN SERIE

t1=t2+2.3q2πkalogD2D1
t2=t3+2.3q2πkblogD3D2

Sumando
t1-t3=2.3q2πkalogD2D1+2.3q2πkblogD3D2





Fig 3. Resistencias en la transferencia de calor en un tubo aislado

La constante  de convección "h".
Para las aplicaciones prácticas se utiliza la constante "h", llamada también coeficiente de película.
Es demuy difícil determinación, ya que depende de las siguientes variables:
* velocidad de circulación
* densidad de fluido
* calor específico de las sustancias
* diámetro de los tubos
* viscosidad del fluido
* conductividad
Con todos estos parámetros se plantea la solución mediante el análisis adimensional de Backingham (disponible en próximaspublicaciones).

El radio crítico de aislamiento depende de la conductividad térmica del material aislante y del coeficiente de transferencia de calor “h”.

Fig. 5 El radio crítico

Materiales

* Cuatro bolsas de hielo.
* Bata y franela.
* Guantes de carnaza.
* Un recipiente de 20 L
* Termómetro digital.
* Cronómetro.

Metodología

1. Purgar el sistema devapor principal.
2. Purgar las cuatro tuberías del sistema para eliminar el condensado residual.
3. Llenar la cuba que contiene los serpentines, vertiendo las cuatro bolsas de hielo en esta.
4. Abrir en un orden establecido las válvulas de las diferentes líneas.
5. Medir las temperaturas sobre el aislante y sobre la tubería.
6. Medir el condensado....
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