Calculo De Configuración Tecnica De Una Bomba De Pistones Innovadora
Descripción
En esta etapa consiste en diseñar, construir y desarrollar una serie de pruebas tanto internas como externas de los prototipos de Bombas de Pistones Axiales en sus dos versiones. Esto corresponderá a la fabricación de este en sus fases de diseño y cálculo, como son de capacidades funcionamiento, aplicación de normas técnicas en las fases deensayos en laboratorios especializados, sistemas de control electrónico-digital y de reducción de temperaturas.
Diseño
En la etapa de diseño se tomara como base un bomba de pistón, ya existentes de la cual se tomaran los parámetros iníciales como valores de caudal, presión, medidas, temperaturas de trabajo etc.
Se diseñara un sistema de refrigeración por intercambiador de calor de flujocruzado
Determinando la temperatura de salida del aceite en el intercambiador
Tabla 1.1 Datos iníciales de la bomba
Caudal (kg/s) | Presión (Bar) | Tº SAL aceite | ρ (gr/m3) | Rpm bomba | Tº optima aceite |
1.47 | 250 | 80 ºc | 0.89 | 1500 | 65-70ºc |
Tabla 1.2 propiedades del aire conductor de calor
Caudal (kg/s) | Tº entrada ºc |
0.75 | 16 |
Datos:
Perímetro bañado enla parte del aire, 0,703 m
Perímetro bañado en la parte del aceite, 0,416 m
Área de la sección recta del paso del aire 2,275 .10-3 m2 (por cada conducto)
Área de la sección recta del paso del aceite 1,600 .10-3 m2 (por cada conducto)
Número de conductos de aire: 19
Número de conductos de aceite: 18
RESOLUCIÓN
En un intercambiador compacto de flujos cruzados, con ambosflujos sin mezcla Se desprecia el efecto en los extremos
Los sistemas correspondientes a las corrientes de aire y de aceite son semejantes al del flujo en conductos rectos que poseen las siguientes dimensiones
Longitud del conducto de aire, La = 0,1778 m
Perímetro bañado en cada conducto de aire:
Pa = (0,3429 + 0,0067) x 2 = 0,7 m
Sección de paso de aire para cada conducto:
(0,3429 x0,0067) = 0,002297 m2
h
Diámetro hidráulico para el conducto de aire:
dh = 4* (0.002297/07) = 0.013126 m
Perímetro bañado en cada conducto de aceite:
Pg = (0,1778 + 0,008229) x 2 = 0,372 m
Sección de paso de aceite para cada conducto:
(0,1778 x 0,008229) = 0,001463 m2
Diámetro hidráulico para el conducto de aceite
dh= 4*(0.001463/0.372) = 0.01573 m
Áreade transferencia térmica: (0,372 x 18 x 0,3429) = 2,296 m2
Las conducciones unitarias se pueden calcular a partir de la expresión:
Nu dh = 0,036 Red h 0.8 Pr0.33 (d h/L )0.055
Tabla 2.3 Válida en el intervalo: 10 < L/dh< 400 y a la T de película
(L/d) aire | (L/d) aceite |
13.54 | 21.79 |
Tabla 2.4 temperatura de entrada al intercambiador de los dos flujos
Tºaire ºk | V kg/s | Tº aceite ºk | V aceite kg/s |
290 | 0.75 | 353 | 1.47 |
Para hallar las propiedades medias de los fluidos a las temperaturas medias de película correspondientes, hay que conocer las temperaturas de salida de los fluidos; como no se conocen, hay que estimar la temperatura media de película del aire y del aceite.
En primera aproximación:
Supondremos para el aire unatemperatura media de película del orden de:
(353+290)/2-150: 171ºk → 200ºk
Tabla 2.5 propiedades del aire
Kaire w/mºc | ρaire kg/m3 | C kJ/kgºc | V m2/s | Pr |
0.0436 | 0.643 | 1.0392 | 44.34*10-6 | 0.68 |
Suponiendo para el aceite una temperatura de película del orden de:
(353+290)/2+150: 471ºk → 500ºk
Tabla 2.5 propiedades del aceite
Kaceite w/mºc | ρaceite kg/m3 | C kJ/kgºc| V m2/s | Pr |
0.4 | 0.643 | 1.0392 | 27 | 3 |
Nº de Reynolds para cada flujo
Re: Uf*dh/v
Tabla 2.6 Nº de Reynolds
Re aceite | Re aire |
133150.4 | 7992.8 |
Tabla 2.7 Conducciones unitarias
Nu dh aire | Nu dh aceite |
36.39 | 406.92 |
hC(aire ) = Nu*k/dh
= (36,39*0,0436)/0,013126 = 120,87 W/m2 ºC
hC(aceite) = Un*k/dh
= (406.92*0.126)/0,01573 = 159,5 W/m2 ºC...
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