Intercambio De Calor 1

INTERCAMBIO DE CALOR

1. Objetivos:
Evaluar los coeficientes individuales de transmisión de calor (hi y ho).
Encontrar el valor de coeficiente global de transmisión de calor (Uo).
Calcular el valor del factor de obstrucción total (Rd)
Graficar:
hi vs V ho vs V hi=aVb, ho=aVb
Hallar la eficiencia del calefactor eléctrico.

2. Fundamento Teórico:
en las industrias de proceso, latransferencia de calor entre dos fluidos casi siempre se lleva acabo en intercambiadores de calor. El tipo más común es uno en el cual el fluido caliente y el frío no entran en contacto directo el uno con el otro, sino que están separados por una pared de tubos o una superficie plana y curva. La tranferencia de calor se efectúa por convección desde el fluido caliente a la pared, a través de la pared detubos o placa de conducción, y luego por convección al fluido frío.

2.1.Tipos de intercambiadores de calor.

a)-Intercambiador de calor de doble tubo.
El intercambiador más simple, llamado también de tubos concéntricos , donde uno de los fluidos fluye en el interior de una tubería y el otro lo hace en el espacio anular entre ambas tuberías. Los fluidos pueden circular en paralelo o en contracorriente.

b)-Intercambiador de flujo cruzado.
Uno de los fluidos que es un líquido fluye dentro de tubos y el gas exterior fluye a través del manojo de tubos por convección forzada o a veces natural.

c).-Intercambiador de tubos y coraza.
En esta práctica se realizará el intercambio de calor de tubos y coraza, que es el tipo más importante en las industrias de proceso. Los flujos de estosintercambiadores son continuos. se usan muchos tubos con uno de los fluidos circulando en su interior. Existen normas ideadas y aceptadas por TEMA(Standards of the fubular Exachanger manufactures Asociación), que especifican con detalle los materiales, métodos de construcción, técnicas de diseño y dimensiones de los cambiadores de calor.
Estos dispositivos a través de las cuales producen la transferenciade calor entre fluidos pero con la condición que dichos fluidos están separados por una pared. Los utilizados en laboratorio son Casco y tubo o Coraza.









donde:
Alm= (A2+A1)/ln(A2/A1), área logarítmica(para la circunferencia
hi = coeficiente de transmisión interno.
ho = coeficiente de transmisión externo.
Ui = coeficiente global de transmisión interno


3. Materiales.
3.1.Material:
Termómetro
Agua.

3.2. Equipos:
Tubos concéntricos de ¾” y ½” de 10pies de longitud
Calefactor


4. Método de calculo:
El intercambiado:









Deq= Dmax – Dmin
Donde:
Deq = diámetro equivalente.
Dmax = diámetro máximo.
Dmin = diámetro mínimo.

Como en la práctica del laboratorio se obtienen datos como temperatura, los diámetros de los tubos, y tomando en cuenta las formulasde Re, Pr, Nu, masa(m ) y qc (calor cedido); de los cuales podemos hallar hi, ho, Rd, Uo:
Para el Re se toma como si fuera un fluido turbulento.

..... (1)

La masa:
m=Q* De

donde:
m= masa;
Q= caudal
De= densidad

El Pr:

........(2)
donde
Cp= Capacidad Calorífica.
u = viscosidad.
K = coeficiente de conductividad Térmica del Agua.

El Nu para hi y ho..........(3)

El Nu en función de Re y Pr para hi y ho

...........(5)


Para Hallar el coeficiente global de transmisión de calor externo:


donde:
Do= diámetro externo.
Di= diámetro interno.
Dml= diámetro logaritmico
Xw= Espesor.
K = coeficiente de Conductividad térmica

Para calcular el valor de factor de obstrucción total Rd






La eficiencia del calefactorse puede hallar con la siguiente ecuación:


donde:
M = masa.
Cp = Capacidad Calorífica 60°C
AT = Variación de Temperaturas.
V*I* = calor dado por la energía

5. Cálculos y Resultados :
Nomenglatura


t1, t2 - Temperaturas del líquido frío

T1, T2 - Temperaturas del líquido caliente


Tabla 1: Datos Experimentales
LR
t1 (ºC)
t2 (ºC)
T1 (ºF)
T2(ºF)
40
23.5
42.0
71.67
53.33
90
24
42.0...