Intercambiador de doble tubo: Comparación de arreglos diferentes, serie y paralelo
Páginas: 8 (1832 palabras)
Publicado: 13 de febrero de 2014
Laboratorio de Transferencia de Calor
Práctica 3
Intercambiador de doble tubo: Comparación de arreglos diferentes, serie y paralelo
30 de octubre de 2013
Resumen
En esta práctica se trabajó con un intercambiador de calor variando las conexiones de la tubería entre paralelo y serie para determinar cuál de los dos era el más eficiente. Se registraron las temperaturas a laentrada de agua fría y de la caliente así como los cambios en cada uno de ellos, a partir de esos datos de temperatura y de flujo se determinó el coeficiente global de transferencia de calor por medio de las correlaciones de Nusselt y Prandtl. Se concluyó que el arreglo más eficiente era el de serie por tener un U más arriba que los teóricos.
Introducción
Una de los factores que se tomanprincipalmente en cuenta en los intercambiadores de calor es el arreglo que presentan, es decir, si son en paralelo o en serie. Como en circuitos, los intercambiadores de calor tienen conexiones de tubería en las que solo se cuenta con una tubería de gran longitud (serie) o en subdivisiones de tuberías (paralelo). La determinación de cuál es más eficiente en cuanto a transferencia de calor se determinahaciendo una Comparación de su Coeficiente global de calor experimental con el obtenido teóricamente.
Existen distintos intercambiadores de calor dependientes de los tamaños y diseño de estos. Dependiendo el diseño de estos intercambiadores se presenta su aplicación térmica durante la transferencia de calor, aunque el diseño real implica problemas externos a la mera transferencia de calor comovienen siendo los costos, peso y tamaño.
Los intercambiadores también se clasifican basados por su distribución de flujo de los cuales los más comunes son:
Distribución de flujo en paralelo:
Los fluidos caliente y frío, entran por el mismo extremo del intercambiador, fluyen a través de él en la misma dirección y salen por el otro extremo.
Distribución en contracorriente:
Los fluidos calientey frío entran por los extremos opuestos del intercambiador y fluyen en direcciones opuestas.
Distribución en flujo cruzado de un solo paso
Un fluido se desplaza dentro del intercambiador perpendicularmente a la trayectoria del otro fluido.
Distribución en flujo cruzado de paso múltiple
Un fluido se desplaza transversalmente en forma alternativa con respecto a la otra corriente de fluido.
Deacuerdo a la Primera ley de la Termodinámica, todo el calor transferido al agua fría, es el mismo que pierde el agua caliente. El flujo de calor se calcula por medio de la relación:
Dónde:
El área donde se realiza la transferencia de calor es calculada mediante la siguiente fórmula:
Se utiliza el diámetro exterior ya que es donde se da la transferencia de calor con el fluido frio. Y esesta fórmula para el área porque es flujo de calor por convección.
En los intercambiadores de calor mantienen la tubería exterior como aislada para que no existan pérdidas al ambiente. Sin embargo, en estos casos los cambios de temperatura suelen variar, es decir, las ∆T motrices varían mucho , por lo que para resumir y englobar mejor un dato, se realiza un promedio de estos utilizando la ∆Tmedia logarítmica, mediante una relación con el Coeficiente global total y el área por el que existe la transferencia. La cual se expresa de la siguiente manera:
En los intercambiadores de calor, también es importante el número de Reynolds que relaciona la densidad, viscosidad, velocidad y dimensión típica de un flujo en una expresión adimensional, que interviene en numerosos problemas demecánica de fluidos. Dicho número o combinación adimensional aparece en muchos casos relacionado con el hecho de que el flujo pueda considerarse laminar (número de Reynolds pequeño) o turbulento (número de Reynolds grande). Se calcula con la siguiente fórmula:
Dónde:
ρ: densidad del fluido (Kg/m3)
v: velocidad característica del fluido (m/s)
D: diámetro de la tubería a través de la cual...
Práctica 3
Intercambiador de doble tubo: Comparación de arreglos diferentes, serie y paralelo
30 de octubre de 2013
Resumen
En esta práctica se trabajó con un intercambiador de calor variando las conexiones de la tubería entre paralelo y serie para determinar cuál de los dos era el más eficiente. Se registraron las temperaturas a laentrada de agua fría y de la caliente así como los cambios en cada uno de ellos, a partir de esos datos de temperatura y de flujo se determinó el coeficiente global de transferencia de calor por medio de las correlaciones de Nusselt y Prandtl. Se concluyó que el arreglo más eficiente era el de serie por tener un U más arriba que los teóricos.
Introducción
Una de los factores que se tomanprincipalmente en cuenta en los intercambiadores de calor es el arreglo que presentan, es decir, si son en paralelo o en serie. Como en circuitos, los intercambiadores de calor tienen conexiones de tubería en las que solo se cuenta con una tubería de gran longitud (serie) o en subdivisiones de tuberías (paralelo). La determinación de cuál es más eficiente en cuanto a transferencia de calor se determinahaciendo una Comparación de su Coeficiente global de calor experimental con el obtenido teóricamente.
Existen distintos intercambiadores de calor dependientes de los tamaños y diseño de estos. Dependiendo el diseño de estos intercambiadores se presenta su aplicación térmica durante la transferencia de calor, aunque el diseño real implica problemas externos a la mera transferencia de calor comovienen siendo los costos, peso y tamaño.
Los intercambiadores también se clasifican basados por su distribución de flujo de los cuales los más comunes son:
Distribución de flujo en paralelo:
Los fluidos caliente y frío, entran por el mismo extremo del intercambiador, fluyen a través de él en la misma dirección y salen por el otro extremo.
Distribución en contracorriente:
Los fluidos calientey frío entran por los extremos opuestos del intercambiador y fluyen en direcciones opuestas.
Distribución en flujo cruzado de un solo paso
Un fluido se desplaza dentro del intercambiador perpendicularmente a la trayectoria del otro fluido.
Distribución en flujo cruzado de paso múltiple
Un fluido se desplaza transversalmente en forma alternativa con respecto a la otra corriente de fluido.
Deacuerdo a la Primera ley de la Termodinámica, todo el calor transferido al agua fría, es el mismo que pierde el agua caliente. El flujo de calor se calcula por medio de la relación:
Dónde:
El área donde se realiza la transferencia de calor es calculada mediante la siguiente fórmula:
Se utiliza el diámetro exterior ya que es donde se da la transferencia de calor con el fluido frio. Y esesta fórmula para el área porque es flujo de calor por convección.
En los intercambiadores de calor mantienen la tubería exterior como aislada para que no existan pérdidas al ambiente. Sin embargo, en estos casos los cambios de temperatura suelen variar, es decir, las ∆T motrices varían mucho , por lo que para resumir y englobar mejor un dato, se realiza un promedio de estos utilizando la ∆Tmedia logarítmica, mediante una relación con el Coeficiente global total y el área por el que existe la transferencia. La cual se expresa de la siguiente manera:
En los intercambiadores de calor, también es importante el número de Reynolds que relaciona la densidad, viscosidad, velocidad y dimensión típica de un flujo en una expresión adimensional, que interviene en numerosos problemas demecánica de fluidos. Dicho número o combinación adimensional aparece en muchos casos relacionado con el hecho de que el flujo pueda considerarse laminar (número de Reynolds pequeño) o turbulento (número de Reynolds grande). Se calcula con la siguiente fórmula:
Dónde:
ρ: densidad del fluido (Kg/m3)
v: velocidad característica del fluido (m/s)
D: diámetro de la tubería a través de la cual...
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