calentamiento

CALENTAMIENTO DE LOTES DE AGUA SIN AGITACIÓN, CON INTERCAMBIADOR DE CALOR EXTERNO

Shirly Cabrera, Rafael Jiménez, Rolando Sotomayor, Cesar Vallejo




INTRODUCCIÓN
Se conoce con el nombre de intercambiador de calor a cualquier dispositivo en el que se verifica un intercambio de calor entre dos fluidos separados por una pared metálica, esta pared representa la superficie detransferencia de calor y puede tener cualquier geometría. Las industrias de fluidos alimenticios como las de jugo integral y concentrado, café soluble, leche condensada, azúcar, etc., utilizan equipos para intercambio de calor, encontrándose una amplia variedad de tipos de intercambiadores de calor con diversos niveles de complejidad tecnológica como pre-enfriadores, enfriadores y condensadores. (JaramilloA. 2007)

Estos equipos requieren grandes áreas para la transmisión de calor, que pueden ser obtenidas por un equipo multitubular que consiste en diversos tubos montados paralelamente en el interior de una carcaza o coraza, los cuales son denominados intercambiadores de calor de tubo y coraza. (VAN NESS H. 1997)
En el siguiente informe se mostraran los resultados de la transferencia de calorhacia un lote de agua sin agitación por medio de un intercambiador de calor externo (de tubo y coraza) y fluido de calentamiento isotérmico.

OBJETIVOS

• Estudiar la transferencia de calor hacia un lote sin agitación por medio de un intercambiador de calor externo y fluido de calentamiento isotérmico.
• Determinar experimentalmente el tiempo necesario para calentar el lote hasta una ciertatemperatura establecida y compararlo con el tiempo teórico.






TEORIA RELACIONADA

Coeficiente global de transferencia de calor, U
Existen ciertos tipos de problemas, principalmente relacionados con los intercambiadores de calor, donde es conveniente simplificar el cálculo del calor, esto se realiza incorporando el concepto de coeficiente global de transferencia de calor, U, el cual serelaciona con el calor mediante la Ecuación 1.



Donde U es el Coeficiente global de transferencia de calor, U = [W/m2K] y Tlm es el delta de temperaturas entre el fluido caliente y el fluido frío logarítmico medio. Para el intercambio de calor a contracorriente se tiene la Ecuación 2.



Con relación a la analogía eléctrica podríamos señalar que el coeficiente Global de transferenciade calor se obtiene al reducir todo el circuito eléctrico análogo, a una sola resistencia total, la cual se relaciona con, U, a través de la Ecuación 3.



Calentamiento de lotes

El calentamiento de lotes de agua con intercambiador de calor externo hace que el tiempo de calentamiento aumenta. Esto puede analizarse con la ayuda de la Figura 1, el lote con temperatura inicial “TAi” pasa através de un intercambiador de calor externo y se regresa al tanque donde forma una capa de temperatura “TA1”. Esto se podría ver claramente si se trabaja con un fluido relativamente viscoso o que el recipiente fuera alto y angosto. Todo el líquido entra al intercambiador a la temperatura “TAi” del tanque durante la circulación inicial, y sale con una temperatura “TA1”, que es la temperatura dealimentación al intercambiador en el siguiente ciclo. Sin embargo, con agitación, el primer líquido que sale del intercambiador se mezcla con el líquido del lote e inmediatamente aumenta su temperatura sobre la temperatura inicial “TA1”. Esto a su vez, reduce la diferencia de temperatura en el intercambiador y aumenta el tiempo



requerido para una transferencia de calor dada. En conclusión,en


Calentamiento de lotes sin agitación con intercambiadores de calor externo, es más eficiente que trabajando con agitación.


Figura 1. Lote sin agitación

Por ejemplo, se supone que la cantidad inicial del lote es “Wi” (Kg) y que se recircula a través del intercambiador a un gasto de m’ (Kg/h). Puesto que hay un cambio de temperatura discreto en cada recirculación, el proceso no...