Intercabiadores de calor

INTERCAMBIADORES DE CALOR. EVAPORADORES Y EQUIPOS PARA LA CONDUCCIN Y CONVECCIN DEL CALOR

SERGIO DAVID CETINA GOMEZ 1650102 YURI NATHALY BUENO RAMIREZ 1650086 JAVIER ELIECER PRADA RODRIGUEZ 1650224 ANDRES FELIPE ROJAS MARTHA 1650255 MARIA DEL PILAR SOLANO GUTIERREZ 1650234

PRESENTADO A:PROF. CARLOS TORRES

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDERFACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Y DEL AMBIENTEINGENIERIA AMBIENTALTERMODINMICASAN JOS DE CCUTA2015RESMEN

El conocimiento y evaluacin de las propiedades termodinmicas del agua y del vapor de agua en sus distintos estados es fundamental para la resolucin de los problemas en los que esta sustancia se encuentra implicada.En los diferentes procesos termodinmicos, son utilizados implementos o equipos que ayudan y complementan los diversos ciclos circundantes en esta rea; Dos de los equipos mas importantes son: los Evaporadores y la conveccion del calor.En cuanto a la evaporacin se determina que es una operacin en la que se separa, mediante ebullicin, un disolvente voltil de uno o varios solutos no voltiles, con los que se encuentra mezclado formando una disolucin o suspensin. En la inmensa mayora de las evaporaciones el disolvente es el agua. Se encuentran dos tipos de evaporadores, los ms nombrados son: Los evaporadores simples y los de efecto mltiple.En cuanto a la conveccin del calor su principal caracterstica es la produccin por medio de un fluido (lquido o gas) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La conveccin se produce nicamente por medio de materiales la evaporacin del agua o fluidos. Lo que se llama conveccin en s, es el transporte de calor por medio del movimiento del fluido.La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y la mezcla de elementos macroscpicos de porciones calientes y fras de un gas o un lquido. Se incluye tambin el intercambio de energa entre una superficie slida y un fluido o por medio de una bomba, un ventilador u otro dispositivo mecnico (conveccin mecnica, forzada o asistida).

ABSTRACT

Knowledge and evaluation of the thermodynamic properties of water and steam in their various states is crucial for the resolution of the problems that this substance is involved.In different thermodynamic processes, they are used implements or equipment to help complement and various surrounding cycles in this area; Two of the most important equipment are: coolers and heat convection.As evaporation is determined to be an operation that is separated by boiling a nonvolatile volatile solvent of one or more solutes, with which it is mixed to form a solution or suspension. In the vast majority of the evaporation of the solvent is water. Two types of evaporators are the most frequently mentioned are: Simple evaporators and multiple effect.As for heat convection its main feature is the production by means of a fluid (liquid or gas) that transports heat between different temperature zones. Convection occurs only through water evaporation materials or fluids. What is called convection itself is the heat transport through the movement of fluido.La heat transfer involves the transport of heat in a mixing volume and macroscopic elements of hot and cold portions of a gas or a liquid. The exchange of energy between a solid surface and a fluid or by means of a pump, a ventilator or other mechanical device (mechanical convection, forced or assisted) is also included.

Palabras clave: Procesos termodinmicos Evaporador Disoluciones Transferencias de calor Fluidos

Key words Thermodynamic processes Evaporator Solutions Heat transfer FluidINTRODUCCION

El evaporador es un intercambiador de calor, el cual absorbe energa de un sistema para trasladarla hacia otro. Comnmente en la conservacin de alimentos se utilizan para evitar que estos se deterioren a temperatura ambiente y poderlos conservarlos a una temperatura menor. Es decir ayudan a refrigerar los alimentos, con lo cual se mantienen frescos y con mayor tiempo de vida.En la evaporacion de soluciones es un evaporador de efecto simple, uno de los costos mas importantes es el del vapor de agua utilizado para evaporar la solucion. Un evaporador de efecto simple desperdicia bastante vapor de agua, pues no se utiliza el calor latente del vapor que sale del evaorador. Sin embargo, este costo puede reducirse en evaporadores de efecto multiple que recuperan el calor latente del vapor que se desprende y lo vuelven a utilizar. Un multiple efecto consta de un conjunto de evaporadores, denominandose primer efecto al primer evaorador, segundo efecto al segundo evaporador, etc., siendo el primero el que recibe el vapor vivo procedente de un generador de vapor y/o caldera.Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un lquido o un gas , es casi seguro que se producir unmovimiento del fluido. Este movimiento transfiere calor de una parte del fluido a otra por un proceso llamado conveccin. El movimiento del fluido puede ser natural o forzado. Si se calienta un lquido o un gas, su densidad(masa por unidad de volumen ) suele disminuir. Si el lquido o gas se encuentra en el campo gravitatorio, el fluido ms caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido ms fro y ms denso desciende. Este tipo de movimiento, debido exclusivamente a la no uniformidad de la temperatura del fluido, se denomina conveccin natural. La conveccin forzada se logra sometiendo el fluido a un gradiente de presiones, con lo que se fuerza su movimiento de acuerdo a las leyes de la mecnica de fluidos.En este trabajo se presenta una metodologa terica - experimental para determinar los coeficientes flmicos de transferencia de calor promedio en el flujo de fluidos (agua) a travs de lechos empacados, donde el fluido no est en equilibrio trmico con la fase slida.

MATERIALES Y MTODOS

El laboratorio fue dividido en dos secciones experimentando as con los dos tipos de equipos necesarios.

Parte 1. EvaporadorLa evaporacin es una operacin en la que se separa, mediante ebullicin, un disolvente voltil de uno o varios solutos no voltiles, con los que se encuentra mezclado formando una disolucin o suspensin. En la inmensa mayora de las evaporaciones el disolvente es el agua.La resolucin prctica de un problema de evaporacin, (eleccin del tipo de evaporador), est profundamente afectada por el carcter del lquido que se concentra, lo que hace que esta operacin sea distinta de la simple transmisin de calor.Algunas de las propiedades ms importantes de las disoluciones, a tener en cuenta en un proceso de evaporacin, son las siguientes: Concentracin de la disolucin: Aunque el lquido que entra en un evaporador puede ser suficientemente diluido y poseer las propiedades del agua, a medida que aumenta la concentracin, la densidad y viscosidad de la disolucin aumentan, disminuyendo, por tanto, el coeficiente global de transmisin del calor. Formacin de espumas: Algunas sustancias, principalmente las orgnicas, forman una capa de espuma estable durante la ebullicin. Esta capa de espuma es indeseable porque el vapor formado puede arrastrarla y, por tanto, perderse una cantidad importante de lquido. Las espumas se forman cuando hay una capa de lquido con distinta tensin superficial que el resto de la masa, ocasionada a veces por la presencia de pequesimas partculas slidas o incluso coloidales, habindose dedicado un esfuerzo considerable al estudio de las tcnicas antiespumantes. Sensibilidad a la temperatura: Muchos productos qumicos, principalmente alimenticios y farmacuticos, se estropean cuando se calientan a temperaturas no muy elevadas durante espacios de tiempo relativamente cortos, en cuyo caso, habra que recurrir a tcnicas especiales para evitarlo. Formacin de incrustaciones: Hay sustancias que se denominan de solubilidad invertida, en las que la solubilidad disminuye con la temperatura, y tienden a depositarse sobre las superficies de calefaccin. Otra causa es la descomposicin trmica por el calor. En estos casos se produce una disminucin del coeficiente global de transmisin del calor en el evaporador, y el proceso, se ve, en parte, impedido, siendo necesario parar el evaporador y limpiar los tubos, (con agua, cidos, lcalis, rascado mecnico, etc.), cosa que a veces es difcil y costosa.Adems de stas, hay que considerar otras caractersticas o factores: el calor especfco, la temperatura de congelacin, la toxicidad, el riesgo de explosiones, los materiales de construccin, etc.Debido a la gran variedad de factores implicados, se han desarrollado muchos diseos diferentes de evaporadores.

EFECTO SIMPLE: El modo ms sencillo en que puede llevarse a cabo la evaporacin es empelando una sola etapa, o evaporacin de "efecto simple". Este modo de operacin se emplea cuando la cantidad de disolucin a tratar es relativamente pequea y/o el coste del vapor es barato comparado con la inversin necesaria para un evaporador ms complejo.Cuando la capacidad requerida es grande, es necesario mejorar el aprovechamiento energtico para reducir los costes operativos, lo que conduce al empleo de evaporadores de "mltiple efecto" que presentan una mejor "economa" del vapor. En los evaporadores de mltiple efecto, el vapor generado en un efecto se aprovecha en otro como medio de calefaccin.

Fig 1. Evaporadores: a) Efecto simple b) y C) Efecto multiple

EFECTO MULTIPLE:Los evaporadores multiples estan conectados de forma que el vaor procedente de un efecto sirve de medio de calefccion para el siguente y el liquido concentrado constituye la alimentacion de este. El primer efecto de un evaporador de efecto multiple es aquel en el que se introduce vapor vivo y en el que la presion en el espacio del evaporador es la mas elevada. El ultimo efecto es el que tiene la presion minima en el espacio interior. De esta forma, la presion se divide a lo largo de dos o mas efectos en un sustema de efecto multiple. La presion en cada efecto es menor que la del efecto del cual recibe el vapor de agua y superior a la del efecto que suministra el vapor.Cada efecto, por si solo, actua como un evaporador de un solo efecto y cada uno de ellos tiene una caida de temperatura a traves de su superficie de calefaccion correspondiente a la caida de presion en dicho efecto. La ventaja de un evaporador de efecto multiple es la economia de vapor de calefaccion que se obtiene, 1Kg de vapor de calefaccin en un evaporador de triple efecto producir la misma (apx) cantidad de agua evaporada que un evaporador de simple efecto que tenga la misma superficie de calefaccion y la misma caida global de temperatura, pero este ultimo requerira 3 veces mas vapor de calefaccion (3kg).En la operacin en estado estacionario practicamente todo el vapor consumido en crear vapor en el primer efecto ser cedido cuando este mismo vapor condense en el segundo efecto y lo mismo ocurrirpa para el tercer efecto, por lo que se tiene:q1= q2= q3 = qq= A1U1DT1 = A2U2DT2 = A3U3DT3q= calor transferido por cada evaporadorU= coeficiente de transmicion de calorA= rea de transmicion de calor del evaporadorDT= Caida de temperatura en cada evaporadorqT= q1 + q2 + q3 = A1U1DT1 + A2U2DT2 + A3U3DT3Si suponemos que el area de cada efecto es A y que el coeficiente global de U es el mismo en cada efecto:qT = UA (DT1 + DT2 + DT3) = U*A*DTPara un evaporador de simple efecto que opere con la misma caida y tenga el mismo coeficiente global de transferencia de calor se tieneqT= UADT

Fig 2. Evaporador multiple

Partes de un evaporador:En la figura 2. "Evaporador multiple" Se pueden apreciar las diversas partes que conforman este equipo, a continuacion una breve resea de ellas.

Controles de mando: 1. Bombas de vaco: 2y 3 Motores 1,2 y 3: 4,5 y 6 Vlvulas de vapor producido: 7,8,9 Flujos de vapor condensado 10, 12, 13 Controlador de temperatura: 11

Parte 2. Conveccin de calor.Un lecho empacado provee una gran dispersin trmica y un rea de contacto fluido slido mucho ms grande que el rea de transferencia de calor de un fluido en un conducto continuo, lo que trae como consecuencia que la transferencia de calor sea tambin ms elevada. Durante muchos aos se han desarrollado investigaciones en esta rea, en vista de las innumerables aplicaciones industriales que tiene. Entre stas se pueden citar la ingeniera de yacimientos de agua (acuferos), de petrleo y de gas, los procesos de separacin (como por ejemplo la adsorcin), diseo de reactores qumicos, sistemas geofsicos y geotrmicos, ingeniera de polmeros, enfriamientos de equipos electrnicos, diseo y anlisis de intercambiadores de calor tipo regeneradores, entre otros.La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y la mezcla de elementos macroscpicos de porciones calientes y fras de un gas o un lquido. Se incluye tambin el intercambio de energa entre una superficie slida y un fluido o por medio de una bomba, un ventilador u otro dispositivo mecnico (conveccin mecnica, forzada o asistida).En la transferencia de calor libre o natural un fluido es ms caliente o ms fro y en contacto con una superficie slida, causa una circulacin debido a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el fluido.La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y la mezcla de elementos macroscpicos de porciones calientes y fras de un gas o un lquido. Se incluye tambin el intercambio de energa entre una superficie slida y un fluido o por medio de una bomba, un ventilador u otro dispositivo mecnico (conveccin mecnica, forzada o asistida). En la transferencia de calor libre o natural un fluido es ms caliente o ms fro y en contacto con una superficie slida, causa una circulacin debido a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el fluido. La transferencia de calor por conveccin depende con intensidad de laspropiedades del fluido: Viscosidad dinmica (), Conductividad termina(k), densidad (), calor especfico (Cp) as como de la velocidad del fluido (V). Tambin depende la configuracin geomtrica y aspereza de la superficie solida y del tipo de flujo del fluido (Laminar o Turbulento). Por lo tanto no es sorprendente que la conveccin sea el mecanismo ms complejo de transferencia de calor al relacionar tantas variables. Los equipos usados para la conveccin y la conduccin del calor tienen la capacidad de: Estudiar los intercambios trmicos por medio del fenmeno de conduccin Estudiar los intercambios trmicos por medio del fenmeno de conveccin natural. Estudiar los intercambios trmicos por medio del fenmeno de conveccin forzada. Comparar los estudios de conveccin natural y conveccin forzada utilizando diferentes patrones de calentamiento. Determinar la conductividad trmica de diferentes materiales. Estudiar los gradientes de temperatura de acuerdo a diferentes niveles de transferencia.

Fig. 3 Equipo para estudios de conduccion y conveccion de calor

La anterior figura se ve representada esquemticamente por el siguiente grfico:

Fig. 4. Esquema representativo "Conveccin de calor"

La Figura 4 muestra una representacin esquemtica del equipo utilizado para realizar las pruebas experimentales que permiten calcular los coeficientes de transferencia de calor referenciados. Consta fundamentalmente de cuatro partes principales que se describen a continuacin:Sistema de bombeo y transporte de lquido: Est constituido por una bomba centrfuga que transporta el agua por medio de un sistema de tuberas de acero de determinado dimetro desde un tanque de almacenamiento hasta otro receptor, pasando a travs de la seccin de pruebas. El fluido en el tanque de almacenamiento es calentado hasta la temperatura deseada por medio de un par de resistencias elctricas de 1200 vatios.Seccin de pruebas: Est constituida por un conducto de acero de seccin transversal constante y circular de 2 de dimetro y una longitud de 22,5 cm, conectada al sistema de tuberas por intermedio de bridas. Esta seccin se encuentra aislada trmicamente. Es importante destacar que en el interior de esta seccin se encuentra colocado el lecho empacado.Medio poroso: Se utilizaron para modelar el lecho empacado esferas de acero al carbono de densidad 7840 kg/m3, conductividad trmica 50 W/mK y calor especficico 460 J/kgK. La porosidad del medio fue evaluada utilizando la expresin f = (vt vs)/vt. En esta expresin vt representa el volumen total de la seccin de pruebas, vs el volumen ocupado por el slido.Sistema de adquisicin de datos: Est constituido por dos sensores diferenciales de presin y dos sensores de temperatura. Los sensores de presin estn ubicados en la placa orificio (cuya funcin es determinar el flujo msico) y en la entrada y salida de la seccin de pruebas. Los sensores de temperatura estn ubicados justamente en la entrada y la salida de la seccin de pruebas. Todos estos medidores son de la marca Armfield y estn interconectados a una unidad de adquisicin de datos (HP3852A). Los datos adquiridos son configurados y ledos por un computador PC gracias a un programa computacional de adquisicin elaborado en el lenguaje de programacin HP-Basic. Las diferentes mediciones tomadas por los sensores fueron realizadas con una frecuencia de 20 muestras por segundo por cada sensor.

RESULTADOS

Parte 1. Evaporador.En el caso especfico de la practica realizada, fueron utilizados dos de los 3 evaporadores disponibles (1, 2).Las concentraciones iniciales y finales son consignadas en la siguiente tabla de datos:Momento/ConcentracinMuestra 1Muestra 2 glucosa

inicial3.5 bits5.6 bits

final4.5 bits4.6 bits

La muestra 1 se realizo con la muestra patrn acordada previamente tomada de uno de los baldes de aguas dispuestos para la practica y se usa el vapor de caldera.La muestra 2 hecha apartir de la disolucion de 1 kg de azucar en agua muestra una variacion depreciativa de la cantidad de bits presentes en el proceso.Lo anterior ocurre debido a que en el proceso de dejo de utilizar el vapor de caldera lo que afecta seriamente la capacidad de evaporacion de la glucosa presente.Con los datos obtenidos se genera la siguiente tabla:T1T2QA(i)V

34364101.2127

34343801.2128

34353501.2128

34354201.2128

34344101.3128

Parte 2. Conveccin de calor.Para la obtencion del resultado de la conveccion del calor, es necesaria la utilizacion de un software especializado. El Software utilizado fue el CFX versin 4.3, que basa la solucin en el mtodo de los Volmenes Finitos utilizando una discretizacin estructurada coincidente con las fronteras. Los flujos convectivos y difusivos en las interfaces de los volmenes se calculan a travs del esquema de interpolacin Hbrido y el procedimiento de acoplamiento Presin Velocidad utilizado en las ecuaciones de movimiento, fue el SIMPLE. El rgimen transitorio fue implementado a travs de un esquema totalmente implcito y el criterio de convergencia fue establecido tomando el mximo residuo en la ecuacin de continuidad. Se desarrollaron dos subrutinas en el lenguaje de programacin Fortran, una para incluir las condiciones iniciales variables en el tiempo y la otra para anexar el trmino fuente en la ecuacin de la energa en la fase fluida.Para determinar los h para cada una de las corridas experimentales se utiliz el Single Blow Method desarrollado por Liang y Yang (1975). Este mtodo necesita nicamente los perfiles transitorios promedio de temperatura del fluido a la entrada y a la salida de la seccin de pruebas, y consiste en suponer un valor de prueba para h, calculando seguidamente, a travs del cdigo CFX, el perfil transitorio de temperatura y verificando que la temperatura a la salida calculada coincida, con un error menor a 10-3 con la temperatura a la salida experimental.Los errores en el clculo de los coeficientes intersticiales de transferencia de calor son producidos fundamentalmente por las desviaciones en las mediciones de los flujos volumtricos, las mediciones de las temperaturas y la raz cuadrada de las diferencias medias de temperatura entre los valores experimentales y los calculados numricamente. En esta investigacin se utiliz el mtodo de incertidumbre desarrollado por Kline y McClintock (1953) y se obtuvo un valor de incertidumbre para el flujo msico de 0.6 %, para las mediciones de temperatura de 3.5 %, y para la raz cuadrada de las diferencias medias de temperatura de 6.5 %. Como resultado de esto se obtuvo una incertidumbre global del coeficiente de conveccin de calor de 6.5 %.En el proceso se realizo unicamente la conveccion forzada con los datos que se representan en la siguiente tabla:

Adquisicin de datos:

Tiempo (s)Temperatura a la entrada del aire (C)Temperatura en la placa (C)Temperatura a la salida del aire 1 (C)Temperatura a la salida del aire 2 (C)Velocidad del aire (m/s)

T16031,0429,0537,529,004,86

T212031,2629,5837,4930,804,82

T318030,2731,5137,529,475,00

T424030,6032,3637,4929,865,17

T530029,4331,5237,528,884,88

T636028,5932,7337,5330,345,18

T742030,2134,8337,4930,375,15

T848028,6037,7437,4931,455,12

T954028,4637,9737,4830,335,08

T1060029,4240,0237,4930,285,07

T1166029,0740,5637,4832,895,10

T1272029,4444,8337,531,855,17

T1378030,2745,1437,531,574,94

T1484031,1845,2237,5132,625,05

T1590029,5949,0437,532,265,20

T1696028,6548,4037,534,944,77

T17102030,4752,2537,4933,785,11

T18108030,3151,5637,533,164,79

T19114029,9154,1237,5236,144,89

T20120031,0353,4737,4836,144,90

126031,3855,5837,4935,694,81

132031,1159,1037,535,844,75

138030,0858,7437,5135,865,15

144030,1557,5237,535,724,98

150030,3457,7237,4937,635,10

156029,1757,1637,538,214,84

162028,6158,3737,4938,605,12

168028,3658,5737,4836,535,21

174030,4760,8937,5139,085,20

Correspondiendo a los siguientes calculos:

T salida (C)T ambiente (C)

33,2532,145

34,1532,7025

33,4931,8775

33,6832,1375

33,1931,31

33,9431,2625

33,9332,07

34,4731,535

33,9131,1825

33,8931,6525

35,1932,1275

34,6832,0575

34,5432,4025

35,0733,1225

34,8832,235

36,2232,435

35,6433,0525

35,3332,82

36,8333,37

36,8133,92

Placa plana:Coeficiente de transferencia de calor experimental (hexp) w/m2CReynoldsPrandtlNusselt

Q/(A*(Tplaca-Tambiente))(p*Vaire*L)/M(M*Cp)/k(hexp*L)/k

-3330,954860,00830,64-2305684,93

-3301,614820,00830,64-2285378,65

-28052,465000,00830,64##########

46333,845170,00830,6432072336,38

49091,804880,00830,6433981404,02

7025,065180,00830,644862756,28

3735,255150,00830,642585541,61

1661,455120,00830,641150055,58

1518,865080,00830,641051358,36

1232,065070,00830,64852834,76

1222,565100,00830,64846260,88

807,155170,00830,64558707,76

809,364940,00830,64560242,97

852,185050,00830,64589881,78

613,465200,00830,64424641,17

645,744770,00830,64446983,70

537,015110,00830,64371720,01

550,124790,00830,64380794,82

496,834890,00830,64343908,19

527,334900,00830,64365017,64

Parmetros:A CNTyP

Flujo de calor (Q)100watts

rea de la placa (A)0,0097m2

Viscosidad del aire (M)0,000018Pa*s

Calor especfico del aire (Cp)1000J/(kg*K)

Difusividad trmica (k)0,00002167m2/s

Longitud de la placa (L)0,015m

Densidad del aire (p)1,2kg/m3

Placa aletada:Coeficiente de transferencia de calor experimental (hexp) w/m2CReynoldsPrandtlNusselt

Q/(A*(Tplaca-Tambiente))(p*Vaire*L)/M(M*Cp)/k(hexp*L)/k

-1787,072352,24830,64-598712,92

-1771,332332,88830,64-593440,03

-15050,272420,00830,64-5042221,73

24858,312502,28830,648328163,98

26337,972361,92830,648823888,03

3768,982507,12830,641262702,89

2003,982492,60830,64671382,78

891,372478,08830,64298632,79

814,882458,72830,64273004,27

661,012453,88830,64221454,02

655,912468,40830,64219746,99

433,042502,28830,64145078,61

434,232390,96830,64145477,25

457,202444,20830,64153173,51

329,132516,80830,64110265,78

346,442308,68830,64116067,43

288,112473,24830,6496523,84

295,142318,36830,6498880,28

266,552366,76830,6489302,00

282,912371,60830,6494783,45

Parmetros:A CNTyP






Longitud de la placa (L)0,00726m


Banco de tubos:

Coeficiente de transferencia de calor experimental (hexp) w/m2CReynoldsPrandtlNusselt

Q/(A*(Tplaca-Tambiente))(p*Vaire*D)/M(M*Cp)/k(hexp*D)/k

-2098,0612344,40830,64-3688796,44

-2079,5912242,80830,64-3656309,04

-17669,4112700,00830,64##########

29184,3013131,80830,6451311572,96

30921,4612395,20830,6454365833,26

4424,8813157,20830,647779778,52

2352,7213081,00830,644136530,79

1046,5013004,80830,641839939,56

956,6912903,20830,641682036,83

776,0412877,80830,641364424,86

770,0612954,00830,641353907,50

508,4013131,80830,64893859,85

509,7912547,60830,64896315,99

536,7612827,00830,64943734,24

386,4013208,00830,64679370,72

406,7312115,80830,64715115,88

338,2512979,40830,64594703,74

346,5112166,60830,64609222,25

312,9412420,60830,64550208,43

332,1512446,00830,64583980,82

Parmetros:A CNTyP






Dimetro (D)0,0381m


Con las tablas anteriores se obtiene el siguiente grfico en donde se presentan los valores de los nmeros de Nusselt Vs el nmero de Peclet para lo tres valores de porosidad estudiadas en este artculo. Es importante destacar que el nmero de Nusselt se define como Nu =hdp/kf, y el nmero de Peclet como Pe=Re*Pr, donde h es el coeficiente flmico de transferencia de calor, Re es el nmero de Reynold, Pr es el nmero de Prandtl definido como Pr= Cpf* mf / Kf y dp es el dimetro de las partculas que constituyen el lecho empacado.

Grafico de datos 1.

CONCLUSIONES

Al aplicar el Single Blow Transient Methods, se aprecia que el perfil transitorio de temperaturas a la salida de la seccin, simulado numricamente, coincide con el perfil experimental si y solo si el coeficiente intersticial de transferencia de calor es el verdadero. Los resultados muestran que en el transporte de energa trmica en el flujo de fluidos incompresibles a travs de lechos empacados los coeficientes flmicos de transferencia de calor son variables dependientes tanto del nmero de Peclet, como de la porosidad del medio. El evaporador de el laboratorio permite el estudie de la evaporacion con perdidas de calo y masa, lo que estimula, ejemplifica y agiliza el aprendizaje de las situaciones reales en una industria quimica El coeficiente global de transferencia de calor en el equipo es hallado apartir del calor del evaporador que consiste en el balance energetico entre el calor teorico entregado por el vapor y el calor teorico necesario para el proceso.

BIBLIOGRAFIA

1. Alazmi, B. and Vafai, K., Analysis of Variants Within the Porous Media Transport Models, ASME Journal of Heat Transfer, vol. 122, 2000, pp. 303-325. 2. Arquis, E., Caltagirone, J.P., and Le Breton, P., Dtermination des proprits de dispersion dun milieu priodique partir de lanalyse locale des transferts, C.R. Academic. Sci. Paris, Vol II, No. 313, 1991.pp. 1087-1092. 3. Brinkman, H., A Calculation of the Viscous Force Extended by a Flowing Fluid on a Dense Swarm of Particles, Appl. Scient. Res., vol A1, 1947. pp. 27-34. 4. Chandrasekhara, B. and Vortmeyer, D., Flow Model for Velocity Distribution in Fixed Porous Beds under Isothermal Conditions, Thermal and Fluid Dynamics, vol 12, 1979.pp.105-111. 5. Chen, S.L. and Yue J.S., Water Thermal Storage with Solidification, Heat Recovery System & CHP. Vol 8, 1991, pp. 247-254. 6. Cheng, P., Heat Transfer in Geothermal Systems, Advances in Heat Transfer, vol 14, 1979. pp. 1-105.

ANEXOS

Imagen 1. Equipo para conduccion y conveccion

Imagen 2. Generador de vapor automtico

Imagen 3. Evaporador

Imagen 5. Software para conveccion de calor

23

Intercabiadores de calor

Documents

Transcript of Intercabiadores de calor