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4to LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIA: TRANSFERENCIA DE CALOR II

Resumen: En el laboratorio se ha podido reconocer un equipo de craqueo en el cual se trabajó específicamente con un intercambiador de calor, en el cual analizaremos la transferencia de calor que existe entre un flujo de vapor y el agua de enfriamiento que se utiliza para enfriar dicho flujo hasta condensarlo, de esta maneraanalizaremos y hallaremos los valores de h(coeficiente de convección), así como los valores de U(coeficientes globales), de esta manera verificaremos experimentalmente los resultados que obtenemos teóricamente.

1. INTRODUCCIÓN

En el presente laboratorio experimentamos la capacidad para la transferencia de calor que tiene el condensador de tubo (Condensador de Liebig), para dicho experimentotratamos de simular un proceso continuo con 700gr de Agua en el balón donde la fuente de energía y a presión atmosférica le entregaríamos la energía suficiente para que se pueda llegar a los 100ºC, los vapores pasan por un primer condensador tipo Pyrex (condensador Vigreux se emplea como columna de fraccionamiento) que no consideramos para nuestro análisis y los vapores cuando llegan a la parteterminal comienza nuestro proceso de análisis el de transferencia de calor teniendo los sensores de temperatura a la entrada del intercambiador y los de ingreso y salida de líquido de enfriamiento (agua) pudiendo así corroborar la teoría con la práctica.
Clasificación de los intercambiadores:

Según su construcción:

Si bien los intercambiadores de calor se presentan en una inimaginablevariedad de formas y tamaños, la construcción de los

Intercambiadores está incluida en alguna de las dos siguientes categorías: carcaza y tubo o plato. Como en cualquier dispositivo mecánico, cada uno de estos presenta ventajas o desventajas en su aplicación. Para nuestro laboratorio, utilizamos el intercambiador de tubos concéntricos, de la columna de refrigeración, en el equipo EDIBON de cracking ydestilación (QCCC).
Según su operación:

Ya que los intercambiadores de calor se presentan en muchas formas, tamaños, materiales de manufactura y modelos, estos son categorizados de acuerdo con características comunes. Una de las características comunes que se puede emplear es la dirección relativa que existe entre los dos flujos de fluido. Las tres categorías son: Flujo paralelo, Contraflujoy Flujo cruzado. Para nuestro laboratorio, hemos utilizado la configuración de un intercambiador en contracorriente, para aprovechar la máxima transferencia de calor, en el proceso de condensación del vapor de agua.

Fig. 1. Esquema del equipo de intercambiador de tubos concéntricos en contracorriente.
Intercambiador de tubos concéntricos en contracorriente.

El diseño de esteintercambiador, para nuestro laboratorio, consta de lo siguiente:

Una sección de dos tubos concéntricos, en el cual en el tubo interior, la corriente caliente de flujo (en este caso el vapor saturado), sufre el cambio de fase de la condensación por lo cual, al final del recorrido de la tubería, estará como liquido condensado.

Por otra parte, en la sección anular, la corriente fría de fluido (eneste caso el agua refrigerante), sufre un aumento ligero de temperatura, debido a la ganancia de calor por parte del vapor.

Estos 2 fluidos están en dirección opuesta (contracorriente), aprovechándose la máxima transferencia de calor en la tubería.














Fig.2. Intercambiador de tubos concéntricos en contracorriente.

Para el cálculo del flujo de calor neto en nuestrointercambiador, nos basaremos por el método de DLMT.

Diferencia Logarítmica Media de Temperatura

Las temperaturas de los fluidos en un intercambiador de calor en general no suelen ser constantes sino que varían de un punto a otro, conforme el calor fluye del fluido más caliente al más frio. Por lo tanto, incluso en el caso de una resistencia térmica constante, la razón de flujo de calor...