BALANCES TERMICOS

BALANCES TERMICOS
1. INTRODUCCION:
Se desea aprovechar la entalpia de una corriente de productos que salen de un reactor a temperatura elevada para precalentar la corriente de reactivos al reactor. Fijando las temperaturas de entrada y salida de los productos, se pide al ingeniero que calcule la temperatura de salida de la corriente de reactivos. ¿Qué datos adicionales necesita el ingenieropara hacer la estimación solicitada? ¿Cuál es la temperatura mínima posible para la corriente de salida de los productos?
En un intercambiador de calor predominan los efectos térmicos sobre los efectos mecánicos, de tal manera que el balance de energía se puede reducir a un balance térmico. Para elaborar balances de energía así como para la aplicación de los principios de balance y de conservación,es necesario definir unívocamente los sistemas donde estos principios serán aplicados. Muchos intercambiadores de calor son sistemas abiertos, porque operan con flujos continuos del fluido frio y del fluid caliente, muchas veces a régimen estacionario. El intercambio de calor se da a través de las paredes que separan ambos fluidos y también puede existir cierto intercambio de calor con losalrededores cuando el intercambiador no está bien aislado.
Para desarrollar los balances térmicos en un intercambiador de calor debemos principiar por determinar los sistemas. Cada uno de los fluidos es un sistema. Si adoptamos la convención de que el flujo de calor Q es positivo cuando ingresa al sistema. También habría que incluir, en principio, el intercambio de calor con los alrededores puesto quela pared del intercambiador no esta aislada (aunque el vidrio no es un buen conductor térmico). ¿Este intercambio con los alrededores podría explicar a posible discrepancia en los valores del calor intercambiado entre ambos fluidos o habrá que proponer otra explicación?
2. OBJETIVO:
Establezca el balance térmico para un intercambiador de calor de tubos concéntricos, a partir de la primera ley dela termodinámica.
Compruebe el balance térmico para diversas condiciones de entrada y para configuraciones de flujo paralelo y a contracorriente, con el fluido caliente por el tubo interior y por la región anular.
Calcule los cambios de entropía en las corrientes calientes y frías y en el intercambiador completo.
Estima las pérdidas de calor hacia los alrededores.
3. EQUIPOS:
Controlador deniveles de tres electrodos
Bomba de succión.
Flexo
Cronometro
Mangueras de conexión
Marcador
REACTIVOS:
Agua
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
La localización de las líneas de entrada y salida, de los sensores y sus conexiones y del control de flujo, así como su operación y captura de datos, se encuentran en los instructivos HT30 y HT31. Es necesario que te familiarices con ellos. Aquí solo se presentanuna posible secuencia de los experimentos a desarrollar:
Conectar el intercambiador para operación en paralelo, con el fluido caliente fluyendo por el tubo interior.
Fijar los flujos volumétricos y la temperatura de entrada del flujo caliente.
Comprobar que se opera a régimen estacionario.
Capturar las temperaturas en los puntos especificados y los flujos de ambas corrientes.
Cambiar el valordeseado (set point) para el flujo del fluido caliente.
Repetir los pasos 3 y 4.
Cambiar la temperatura de entrada del fluido caliente.
Repetir los pasos 3 y 4
Volver fijar el valor deseado de flujo del fluido caliente en su valor inicial (conservando la última temperatura de entrada del fluido caliente).
Repetir los pasos 3 y 4.
Conectar el intercambiador en paralelo, con el fluido calientefluyendo por la región anular entre los dos tubos.
Repetir de los pasos 2 a 10
Conectar el intercambiador a contracorriente, con el fluido caliente fluyendo por el tubo interior.
Repetir los pasos del 2 a 10.
Conectar el intercambiador en contracorriente, con el fluido caliente fluyendo por la región anular entre los dos tubos.
Repetir los pasos 2 a 10.
5. ANALISIS DE DATOS:
1.- Haz una tabla para las...