transferencia de calor en una marmita con agitacion

TRANSFERENCIA DE CALOR EN UNA MARMITA CON AGITACIÓN.

RESUMEN
En un marmita encamisada se vertieron 120 litros de agua con una temperatura inicial de 24,2 °C, para calentar el fluido se hizo circular vapor saturado por la chaqueta externa de la marmita manteniendo una presión constante de 5 psi, se midió el cambio en la temperatura del agua y el vapor saturado cada 30 segundos y cada 1 minutorespectivamente hasta que el agua lograra una temperatura de 84,6 °C cerca al punto de ebullición, con los valores obtenidos se halló el valor UA= 1,026 KJ/s K mediante linealización y UA= 0,8 KJ/s K y se comparó con los valores teóricos obteniendo un porcentaje de error del %.

INTRODUCCIÓN
Las marmitas son utilizadas en la industria de procesamiento de alimentos en los que se involucrentransferencias de calor de forma directa. La transferencia de calor es una de las operaciones en el procesamiento de alimentos más importantes. Casi todos los procesos requieren transferencia de calor, ya sea en forma de entrada de calor o en forma de eliminación del mismo, para modificar las características físicas, químicas y biológicas del producto. El calentamiento implica la destrucción depatógenos y otros microorganismos que causan el deterioro de los alimentos, para así hacer a éstos seguros y estables por periodos de almacenamientos más prolongados. La transferencia de calor la regulan algunas leyes físicas que permiten predecir el fenómeno de calentamiento y determinar las condiciones óptimas de operación. .
El objetivo de esta práctica es estudiar el comportamiento de latemperatura del fluido a medida que ingresa vapor saturado al sistema.

MATERIALES Y MÉTODOS
Se utilizó una marmita con agitación a un valor de presión de 5 psi, en donde se vertieron 60 litros de agua, con la ayuda de dos termómetros se midieron las temperaturas del agua y del vapor saturado cada 30 segundos y cada minuto respectivamente, hasta que se alcanzó una temperatura cercana al punto deebullición (84,6°C).
Para calcular el valor medio del producto UA se emplea la siguiente ecuación:

Donde : coeficiente global de transferencia de calor en el tanque. :Área de intercambio
: masa del fluido contenido en el tanque.
: Calor especifico del fluido en el tanque.
Temperatura del fluido en el tanque Temperatura inicial del fluidoen el tanque Temperatura del vapor saturado. Temperatura media.
La temperatura media está dada por:

Debido a que la temperatura en el tanque es la misma en todo instante se cumple que:

Donde temperatura del fluido en el tanque.
Al linealizar la ec 3. Se obtiene:

La pendiente m dada por la ecuación 4 es:

Apartir de la ecuación 5 se tiene que:

Es necesario encontrar el grado de confianza que se tiene con los cálculos experimentales realizados con los que se obtuvieron las variables UA, para esto se procede a hallar los valores teóricos de estos con la ecuación 3 encontrar el porcentaje de error con la siguiente ecuación
ec. 7
Esta ecuación nos indicará qué tan acertados fueron los datos.RESULTADOS Y ANALISIS
Debido a la diferencia de temperatura que existe entre el agua líquida que se encuentra en la marmita y el vapor saturado que circula al interior de la tubería, se presenta un intercambio de calor entre ellos, ocasionando que la temperatura del agua en la marmita aumente, este proceso se denomina transferencia de calor. A continuación en la tabla 1 se presentan los datosexperimentales obtenidos en la practica:
Tabla 1. Datos experimentales de T, TB
tiempo (s)
T fluído tanque (°C)
TB vapor saturado (°C)
0
T0=24,2
0,00
30
33,4
54,00
60
36,1
65,25
90
40,4
65,98
120
41
66,00
150
42,6
66,47
180
45,9
67,09
210
49,6
68,00
240
50,6
68,00
270
53,7
68,33
300
56,9
68,49
330
58,2
68,57
360
59,1
68,61
390
61,3
68,98
420
63,3
69,21...