Teorema de bernoulli

INTERCAMBIADORES DE TUBOS Y CORAZA

LABORATORIO DE FENOMENOS DE BIOTRANSPOSRTE II















UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
FACULTAD DE INGENIERIA
BIOINGENIERIA
MEDELLIN
2008
CARACTERISTICAS DEL SISTEMA

El sistema en general consiste de 5 intercambiadores de tubos y coraza tipo 1-2 (un paso por coraza y 2 por los tubos).
En nuestro caso se utilizó eltercer intercambiador, que es del tipo agua-agua, cuyas principales características son:
* Coraza de 4 pulgadas de DI (diámetro interior) y 0.083 pulgadas de espesor de pared.
* Tubos: 24 tubos de cobre de 3 pies de longitud, 0.375 pulgadas de DO (diámetro exterior) y 0.315 pulgadas de DI.
El sistema cuenta con un vasto sistema de válvulas para controlar las entradas y salidas de cadaintercambiado, así como con medidores de presión y temperatura para los fluidos de entrada y salida.

El intercambiador agua-agua, tenia las siguientes especificaciones
Camisa 10=4”, espesor de pared=0.083
24 tubos de cobre por paso de 3’ de longitud
Dos pasos. Tubos OD=0.375’’, ID=0.375
GTUBO (Lb/hpie2)=6250*(Lb/min)colectada
GCAMISA(Lb/hpie2)= 4800*(Lb/min)colectada

Intercambiador 3= 15bafles a 2.60 entre centros

CALCULOS Y RESULTADOS

Presión | Posición Rotámetro | Caudal (cm3/s) | Temperaturas (°C) |
Pi coraza | Po coraza | R1 | R2 | Caudal R1 | Caudal R2 | Thi | Tho | Tci | Tco |
12 | 13 | 140 | 170 | 572 | 785 | 48 | 36 | 22 | 31 |
9 | 10 | 150 | 150 | 632 | 632 | 48 | 36 | 20 | 32 |
6 | 8 | 165 | 130 | 765 | 532 | 48 | 38 | 20 | 34 |
5 | 6 | 170 | 110| 785 | 407 | 46 | 38 | 10 | 35 |
Tabla 1. Datos medidos en el laboratorio en el intercambiador 3 (Agua-Agua)

Donde:
Pi: presión de entrada en la coraza
Po: presión de salida en la coraza
R1: lectura del rotámetro para el fluido caliente.
R2: lectura del rotámetro para el fluido refrigerante.
Caudal R1: caudal para el fluido refrigerante según la tabla mostrada en el equipo.
Caudal R2:caudal para el fluido caliente según la tabla mostrada en el equipo.
Thi: temperatura de entrada del fluido caliente.
Tho: temperatura de salida del fluido caliente.
Tci: temperatura de entrada del fluido refrigerante.
Tco: temperatura de salida del fluido refrigerante.

El modelo de cálculo se realizara con la primera fila de la tabla.

Para hallar el coeficiente global de transferenciade calor U se utilizará la siguiente ecuación:

Q=UAFDTML

A= área de transferencia de calor = 14.14 pies2

A=14.14 pies2×1 m2(3.2808 pies)2=1.314 m2

F=factor de forma
DTML= diferencia media logarítmica de temperaturas

DTML=Thi-Tco-(Tho-Tci)lnThi-TcoTho-Tci (1)

Despejando U de la ecuación (1), tenemos

U=QAF(DTML) (2)

Para poder hallar este coeficienteglobal de transferencia de calor, debemos hallar primero el calor transferido entre el agua caliente y el agua de refrigeración.

Q=Qc=mcCpcTco-Tci=Qh=mhCphThi-Tho (3)

mc: velocidad de flujo másico del fluido refrigerante
CpC: capacidad calorífica del fluido refrigerante
mh: velocidad de flujo másico del fluido caliente
Cph: capacidad calorífica del fluido calientePara hallar la velocidad de flujo másico para el fluido refrigerante debemos multiplicar el flujo por la densidad.

El primer valor del caudal del fluido refrigerante es: 785 cm3/s
En m3/s equivale a :

785cm3s*1m3(100 cm)3=7.85*10-4m3s

Para hallar el flujo másico se necesita la densidad del fluido a cada una de las temperaturas medidas en el laboratorio, la cual se obtiene por medio deinterpolación de los datos de la tabla A.6 de [1].

T=22+31°C2=26.5°C=299.5°K

T(°K) vf*103 (m3/kg)
295 1.002
300 1.003

Interpolando obtenemos vf a 299.5°K es igual a 1.0029*10-3 m3/kg

ρ=1vf=997.1kgm3

mc=7.85*10-4m3s997.1kgm3
mc=0.783kgs

Para hallar Q, necesitamos recurrir de nuevo a la tabla A6 para hallar la capacidad calorífica a...