Práctica De Tubos Concentricos

OBJETIVOS

a) Determinar la eficiencia del equipo

b) Analizar el comportamiento del intercambiador de calor a diferentes condiciones de operación.

c) Aprender a operar el equipo de tubos concéntricos.

d) Determinar el coeficiente global de transferencia de calor experimental, teórico y realizar análisis comparativo.

INTRODUCCIÓN

Los cambiadores de calor son equipos quepermiten el intercambio de energía entre fluidos que se encuentran a distinta temperatura. Los cambiadores más sencillos son los de tubos concéntricos. En ellos, uno de los fluidos circula por el tubo interior, mientras que el otro lo hace por el espacio anular entre los dos tubos. La circulación de ambos fluidos puede ser en paralelo (los dos fluidos se desplazan en el mismo sentido) o encontracorriente (los fluidos se desplazan en sentidos contrarios), tal como se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Cambiador de calor de tubos concéntricos:
a) Circulación en paralelo. b) Circulación en contracorriente

T1 y T2 (K) representan las temperaturas de entrada y salida del fluido caliente, t1 y t2 (K) las temperaturas de entrada y salida del fluido frío, mc y mf (kg/h) los caudalesmásicos de los fluidos caliente y frío, respectivamente.

Suponiendo que el cambiador se encuentra en condiciones estacionarias, que no existen pérdidas de calor al exterior (cambiador adiabático) y que se puede suponer constante el valor del calor específico del fluido entre los valores extremos de temperatura, el balance entálpico se puede establecer de acuerdo a las ecuaciones que se plantearan en eldesarrollo.

VENTAJAS QUE PRESENTA ESTE EQUIPO SON:

* Diseño: Es muy fácil realizar sus partes estándar para un posterior montaje.
* Montaje: Se puede ensamblar en cualquier taller de plomería.
* Costos: Proporciona superficies de transferencia de calor a bajo costo.

DESVENTAJAS:

* Transferencia: La principal desventaja es la pequeña superficie de transferencia de calor contenida enuna horquilla simple.
* Fugas: Cuando se usa con un equipo de destilación se requiere gran número de horquillas y en cada horquilla existe la posibilidad de fugas debido a las conexiones.
* Espacio: Para los procesos industriales que requieren grandes superficies de transferencia de calo, se necesitan gran número de equipos, los que no se pueden acomodar en pequeños espacios. se recomiendael uso de tubos concéntricos para superficies pequeñas (100-200 ft2).
* Mantenimiento: El tiempo y gastos requeridos para desmontarlos y realizar limpiezas son prohibitivos, comparados con otros tipos de equipos.

La colocación de los fluidos depende de varios factores, el más importante es el de colocar el de fluido caliente en el tubo interior con el objetivo de que no haya pérdidas decalor por convección al medio exterior (aire). También hay otros factores que suprimen a este como por ejemplo que el fluido sea corrosivo o tóxico en caso de este se colocara este fluido en el tubo interior porque es preferible que se dañe el tubo interior que el exterior para evitar pérdidas de este fluido, además si llegara haber un escape el medio ambiente no estaría en peligro ya porque elfluido tóxico se encuentra en la tubería interior. La colocación de los fluidos depende también de la caída de presión en los tubos, ya que la caída de presión de cada tubo debe ser menor a la presión disponible de cada uno.

TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES

% ROTÁMETRO | Pvapor | TVAPOR | TCOND | TCOND FRÍO | ∆Zagua | θ | tagua | tagua caliente | ∆ZCOND | θ |
% | Kg/cm2 | °C | °C | °C | cm | min |°C | °C | cm | min |
100 | 0.5 | 105 | 105 | 32 | 22.3 | 5 | 32 | 46 | 1.4 | 5 |
90 | 0.5 | 105 | 105 | 32 | 17.4 | 5 | 31 | 48 | 1.25 | 5 |
80 | 0.5 | 105 | 105 | 32 | 14.2 | 5 | 31 | 49 | 1.1 | 5 |
ØCONDENSADO | 38.4cm | ØAGUA | 57cm | | | | | | | |

CÁLCULOS

1. Cálculo del gasto volumétrico del agua (de forma indirecta):

Gva=π4D2∆ZAGUAθ

Gva=π40.57m20.223m5 min 1hora60...