practica intercambiadores de calor

BALANCE DE ENERGÍA Y DETERMINACIÓN DE LA EFICIENCIA EN INTERCAMBIADOR DE TUBOS Y CORAZA

Fundamento teórico.
La termodinámica es la ciencia encargada del movimiento o transferencia del calor de un cuerpo a otro con menor temperatura. Considera todas las posibles afectaciones que puede tener un sistema, desde considerar el estado en el que ocurra la transferencia del calor, hasta hacer unextenso análisis sobre la calidad de la energía generada.

Un intercambiador de calor, es un equipo termodinámico que consiste básicamente en un cilindro de metal con dos tuberías en contacto, en una de ellas pasa un fluido caliente (puede ser gas, líquido o mezcla de ambos) y por la otra tubería pasa un fluido refrigerante, el cual, cuyo nombre indica, enfriará la tubería del fluido caliente.Específicamente el intercambiador de tubos y coraza, es el intercambiador de calor más común en la industria; consiste en una cierta cantidad de tubos contenidos en un casco. Por los tubos circula el vapor, mientras que en la zona entre los tubos y el casco existe el líquido refrigerante.









Objetivos

1- Establezca el balance térmico para un intercambiador de calor de tubosconcéntricos, a partir de la primera ley de la termodinámica.
2- Calcule los cambios de entropía en las corrientes caliente y fría y en el intercambiador completo.
3-. Demuestre a través de cálculos de entropía aplicados al funcionamiento de un intercambiador de calor, la irreversibilidad de un proceso.

Descripción experimental.
Reactivos.
Termómetro de mercurio.
cronómetro, vaso deprecipitados de 500 ml.
probeta graduada 2 lt.
cubeta de 20 lts.
Termopar con 2 puntas de varilla, guantes de seguridad.
Material.
agua y vapor saturado proveniente de la caldera.

Técnica.
Es necesario que antes de operar el equipo, identifiques todas las líneas y conexiones que tiene éste; válvulas generales, entrada y salida de vapor o fluido caliente, así como entrada y salida de fluidofrío, aparatos de medición, termopozos, etc.

1. Identifica en que posición trabajarás el intercambiador (vertical u horizontal)
2. Instala el termopar colocando cada punta de varilla en los termopozos. Asegúrate de que las puntas se encuentren sumergidas en el agua del termopozo.
3. Abre la válvula general de agua o fluido frío y regula el flujo mediante el flujómetro al valor que se teindique.
4. Abre la válvula de la línea que lleva vapor hacia el intercambiador totalmente y regula el flujo mediante la válvula de la línea general a 1.5 kg/cm2
5. Comienza a registrar la temperatura de salida del fluido frío cada 5 min. ya que ésta determinará en que momento se alcanza el estado estacionario.
6. Una vez que el intercambiador opere en régimen estacionario, mide con ayuda de laprobeta el flujo de vapor condensado y mide la temperatura con el termómetro de mercurio. Repite este paso tres veces para asegurar la reproducibilidad de tus resultados.
7. Cierra la válvula de vapor.
8. Cierra la válvula de agua.
9. Cambia la posición del intercambiador (vertical u horizontal según sea el caso).
10. Repite los pasos del 3 al 8.

Observaciones.
Flujo Agua. 36 Litros porminuto
Temperatura del agua sin abrir la llave de vapor. 21°C
Temperatura del agua al abrir la llave de vapor. 37°C

Medición
tiempo(min)
temperatura (°C)
1
5
47
2
10
45
3
15
44
4
20
44

Datos cuando el intercambiador alcanzo el estado estacionario.
Medición
tiempo (s)
temperatura (°C)
Volumen (ml)
1
22.3
77
940
2
21.34
77
580
3
14.35
77
620
4
14.78
75
660
59.49
75
440
6
14.78
77
670
7
11.94
77
620
8
14.35
77
680
9
15.79
75
720
10
16.94
75
650
11
15.56
77
720




Resultados
Balance de Energía


Datos:
Fluido a calentar:
; ; ;
Fluido calefactor:
; ; ;

Donde
Por lo tanto

Cambio de Entropía:







Eficiencia del Equipo:

= flujo del fluido a calentar.
= flujo del fluido calefactor....