Transferencia De Calor En Tanques Agitados
Páginas: 7 (1701 palabras)
Publicado: 7 de octubre de 2012
SUMARIO
En el presente trabajo de laboratorio, se han calculado los coeficientes convectivos de transferencia de calor tanto globales como locales para un sistema compuesto por un tanque agitado con un serpentín de enfriamiento. Para esto se han medido las temperaturas de entrada y salida del líquido que circula por el serpentín a fin de calcular la cantidad de calor transferido desde ellíquido en el tanque hasta el fluido que circula en el serpentín.
Este procedimiento se ha realizado fundamentalmente en dos partes controlando como variables el flujo másico en el serpentín y el número de revoluciones del agitador dentro del tanque. Este procedimiento se encuentra explicado en forma detallada dentro de las secciones de Método Experimental y Procesamiento de Datos dentro de esteinforme. Los coeficientes convectivos de transferencia de calor se ven afectados por la variación en cada caso bien sea de las revoluciones del agitador o del flujo de agua de enfriamiento. Cuando se varían las revoluciones del agitador manteniendo constante el flujo de agua de enfriamiento del serpentín, los valores obtenidos de los coeficientes convectivos, muestran que el coeficiente del tanquese incrementa a medida que aumentan las revoluciones, mientras que el coeficiente del serpentín permanece casi constante.
En cambio cuando se mantienen constantes las revoluciones del agitador y se varía el flujo de agua de enfriamiento, el resultado es que, el coeficiente del tanque permanece casi constante, mientras que el del serpentín se incrementa a medida que aumenta el flujo. En amboscasos se observó un aumento del coeficiente global. Estos datos se encuentran denotados en las tablas de resultados experimentales.
TABLAS DE DATOS EXPERIMENTALES
TABLA NO 1. Revoluciones por minuto constante.
R.P.M. Caudal (G.P.H) Temperatura de Entrada. (oC) Temperatura de Salida. (oC)
155 25 28 58
155 30 28 56
155 40 28 53
155 50 28 51
155 60 28 49
155 70 28 48155 100 30 47
TABLA NO 2. Caudal constante.
Caudal (G.P.H) R.P.M. Temperatura de Entrada. (oC) Temperatura de Salida. (oC)
60 38 30 48
60 55,3 29 49
60 85 29 50
60 101,5 29 51
60 128,8 28 56
60 153,7 28 58
TABLA NO 3. Datos del Serpentín.
Longitud del serpentín 57 cm
Diámetro del serpentín D.I= 1.682 cm ; D.E= 1.93 cm
Material del serpentín CobrePROCESAMIENTO DE DATOS
1. Coeficiente de Transferencia de calor del serpentín. Con la ecuación Donde:
Di: diámetro interno del tubo.
Dc: diámetro del espiral.
K: conductividad térmica
ρ: densidad promedio
: viscosidad de fluido.
Cp: capacidad calorífica
G: Flujo másico por área
El flujo másico se calcula mediante la siguiente ecuación:
G = m / As; m = Q * ρ y A= * Ri2Donde:
Q: caudal de agua fría
Ri: radio interior del serpentín
2. Coeficiente de Transferencia de calor en el tanque. Con la ecuación 9.2.
Donde:
K: conductividad térmica.
Dj: diámetro del tanque (pies)
Lp: longitud de la paleta del agitador.
Nr: número de revoluciones por hora.
ρ: densidad promedio
: viscosidad de fluido.
Cp: capacidad calorífica
3. Coeficiente globalde transferencia de calor (U).
U = 1 / (1 / ho + 1 / hi )
4. Gráfica de los coeficientes individuales y globales en función de la velocidad de agitación.
Al aumentar las r.p.m. debe haber un aumento de h del tanque y U, pero h del serpentín permanece casi constante.
5. Gráfica de los coeficientes individuales y globales en función del flujo Másico de agua.
Al aumentar el caudal debeaumentar h del serpentín y U, pero h del tanque permanece casi constante.
TABLA DE RESULTADOS EXPERIMENTALES
Tabla Nª 1. Revoluciones de agitación constantes con flujo en el serpentín variable.
Revoluciones
(rpm) constantes Flujo de agua de enfriamiento (gal/h) Coeficiente del serpentín hi
(W / °C m2) Coeficiente del tanque ho
(W /...
En el presente trabajo de laboratorio, se han calculado los coeficientes convectivos de transferencia de calor tanto globales como locales para un sistema compuesto por un tanque agitado con un serpentín de enfriamiento. Para esto se han medido las temperaturas de entrada y salida del líquido que circula por el serpentín a fin de calcular la cantidad de calor transferido desde ellíquido en el tanque hasta el fluido que circula en el serpentín.
Este procedimiento se ha realizado fundamentalmente en dos partes controlando como variables el flujo másico en el serpentín y el número de revoluciones del agitador dentro del tanque. Este procedimiento se encuentra explicado en forma detallada dentro de las secciones de Método Experimental y Procesamiento de Datos dentro de esteinforme. Los coeficientes convectivos de transferencia de calor se ven afectados por la variación en cada caso bien sea de las revoluciones del agitador o del flujo de agua de enfriamiento. Cuando se varían las revoluciones del agitador manteniendo constante el flujo de agua de enfriamiento del serpentín, los valores obtenidos de los coeficientes convectivos, muestran que el coeficiente del tanquese incrementa a medida que aumentan las revoluciones, mientras que el coeficiente del serpentín permanece casi constante.
En cambio cuando se mantienen constantes las revoluciones del agitador y se varía el flujo de agua de enfriamiento, el resultado es que, el coeficiente del tanque permanece casi constante, mientras que el del serpentín se incrementa a medida que aumenta el flujo. En amboscasos se observó un aumento del coeficiente global. Estos datos se encuentran denotados en las tablas de resultados experimentales.
TABLAS DE DATOS EXPERIMENTALES
TABLA NO 1. Revoluciones por minuto constante.
R.P.M. Caudal (G.P.H) Temperatura de Entrada. (oC) Temperatura de Salida. (oC)
155 25 28 58
155 30 28 56
155 40 28 53
155 50 28 51
155 60 28 49
155 70 28 48155 100 30 47
TABLA NO 2. Caudal constante.
Caudal (G.P.H) R.P.M. Temperatura de Entrada. (oC) Temperatura de Salida. (oC)
60 38 30 48
60 55,3 29 49
60 85 29 50
60 101,5 29 51
60 128,8 28 56
60 153,7 28 58
TABLA NO 3. Datos del Serpentín.
Longitud del serpentín 57 cm
Diámetro del serpentín D.I= 1.682 cm ; D.E= 1.93 cm
Material del serpentín CobrePROCESAMIENTO DE DATOS
1. Coeficiente de Transferencia de calor del serpentín. Con la ecuación Donde:
Di: diámetro interno del tubo.
Dc: diámetro del espiral.
K: conductividad térmica
ρ: densidad promedio
: viscosidad de fluido.
Cp: capacidad calorífica
G: Flujo másico por área
El flujo másico se calcula mediante la siguiente ecuación:
G = m / As; m = Q * ρ y A= * Ri2Donde:
Q: caudal de agua fría
Ri: radio interior del serpentín
2. Coeficiente de Transferencia de calor en el tanque. Con la ecuación 9.2.
Donde:
K: conductividad térmica.
Dj: diámetro del tanque (pies)
Lp: longitud de la paleta del agitador.
Nr: número de revoluciones por hora.
ρ: densidad promedio
: viscosidad de fluido.
Cp: capacidad calorífica
3. Coeficiente globalde transferencia de calor (U).
U = 1 / (1 / ho + 1 / hi )
4. Gráfica de los coeficientes individuales y globales en función de la velocidad de agitación.
Al aumentar las r.p.m. debe haber un aumento de h del tanque y U, pero h del serpentín permanece casi constante.
5. Gráfica de los coeficientes individuales y globales en función del flujo Másico de agua.
Al aumentar el caudal debeaumentar h del serpentín y U, pero h del tanque permanece casi constante.
TABLA DE RESULTADOS EXPERIMENTALES
Tabla Nª 1. Revoluciones de agitación constantes con flujo en el serpentín variable.
Revoluciones
(rpm) constantes Flujo de agua de enfriamiento (gal/h) Coeficiente del serpentín hi
(W / °C m2) Coeficiente del tanque ho
(W /...
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