Lab Con Cambio

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ
FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA



Intercambiador de Calor: Con Cambio de Fase
Informe de Laboratorio de Transferencia de Calor



Nombres y códigos:
20090437 Párraga Córdova, Jhonatan Harol
20095375 La Madrid Melgar, Fidel
20101883 Nostacer Cárdenas, César Raziel
20111774 Merino Yana, Mónica Margoth
20112554 Torres Castillo, Jhon Carlos
20146286Rocoffort de Vinn­ière, Augustin


Horario: 815



SEMESTRE 2014-2
OBJETIVO
Realizar el diseño de un intercambiador de calor de tipo carcasa – tubos para un proceso de condensación.
En la siguiente figura se muestra un esquema de la planta térmica a vapor.


EQUIPO E INSTRUMENTOS
La planta térmica a vapor consta de lo siguiente:
Caldera – Marca Bryan LCM-150. Horizontal, acuotubular, automática, concapacidad de producción de 1237 lb/h de vapor a 212°F y presión de trabajo 150 psi.
Sobrecalentador – Automático con quemador de petróleo, con capacidad de 1000lb/h de vapor a 150psi y temperatura máxima de 400°C.
Turbina – Marca Greenwood & Batley, de superficie, tipo carcasa y tubos, de 3 pasos.
Generador – CC, 220V y amperaje máximo de 50A.
Condensador – Marca Geeenwood & Batley, de superficie,tipo carcasa y tubos, de 3 pasos.
Banco de Resistencias
Asimismo, se hará uso de la siguiente instrumentación para realizar las medidas necesarias:
Termocuplas y termómetros instalados en la planta
Manómetros tipo Bourdon conectados a los equipos de la planta
02 Contómetros en la línea de combustible del quemador, ingreso y retorno.
01 Rotámetro en la línea del caudal de agua de enfriamiento delcondensador.
01 Tanque piezométrico a la salida de la bomba de vacío para medir el caudal de condensado.

HOJA DE DATOS
A continuación se muestran las mediciones tomadas en la planta:

Carga
12.50%
25%
50%
Temperatura Ingreso Condensador
T7
°C
70.4
72.95
74.2
Presión Ingreso Condensador
P7
kPa
63.25
60.565
58.2
Temperatura Salida Condensador
T8
°C
55.1
57.9
61.65
Presión Salida Condensador
P8
kPa64.395
62.075
59.7
Temperatura Ingreso Refrigeración
T9
°C
22.4
22.2
22.1
Temperatura Salida Refrigeración
T10
°C
29.6
30.45
32.45
Temperatura Salida Bomba de Vacío
T8'
°C
54.3
57.85
62.25
Temperatura del Primer Paso
T11
°C
25.65
25.85
25.85
Temperatura del Segundo Paso
T12
°C
28
28
30.25
Flujo másico de Refrigeración
m9
m3/h
12.05
12.1
12.15
Flujo másico del Condensado
m8
kg/s
0.043
0.049
0.061PROCEDIMIENTO
El fluido que ingresa y sale del condensador va por la coraza, mientras que el fluido de refrigeración va por los tubos.
Cálculo del Calor Transferido
Se calcula el calor transferido que da el agua que pasa por el condensador 7 – 8.

Este calor debe igualarse al calor que recibe el refrigerante. En este caso el agua de refrigeración tiene un Cp = 4.179 kJ/kg-K.

Diferencia de medialogarítmica de temperaturas entre los fluidos:

Se puede ver en la gráfica superior las temperaturas necesarias para este cálculo.

Debido a que el gráfico de temperaturas se asemeja al de un flujo de fluidos en paralelo, se tomará el factor de corrección de 1.
De igual manera, se puede comprobar utilizando el gráfico en la Guía de Transferencia de Calor. En el gráfico para intercambiadores decalor con 1 coraza y número de paso múltiplo de 2, se encuentran los siguientes parámetros

Ubicándolo en la gráfica, tenemos un factor de corrección (F) de 1.
Cálculo de UA:




Tubos para el Intercambiador de Calor:
En este caso se utilizarán tubos SCH40 de 3/4”, se considera un arreglo cuadrado. Esta decisión se toma porque es un tamaño de tubo comercial y debido a las necesidades de calortransferido. Asimismo, la longitud de estos tubos se tomará de 1 metro.
PROPIEDADES DE LOS TUBOS
Área de flujo
 
m2
0.00034
Diámetro Interior
Di
m
0.0209
Diámetro Exterior
Dex
m
0.0267
Longitud de Tubo
L
m
1

Número de Tubos Necesarios:
Se procede a calcular el número de tubos que se va a necesitar. Para este caso se asume que la velocidad del fluido es de 1 m/s y se toma en cuenta el área de flujo...