Intercambiador de Doble Tubo

5/26/2018 Intercambiador de Doble Tubo

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TRANSFERENCIA DE CALOR ENINTERCAMBIADORES DE DOBLE TUBO

RESUMEN

Los intercambiadores de calor son equipos donde se lleva a cabo latransferencia de calor entre una corriente fluida fra y una corriente fluidacaliente.

En la siguiente prctica de laboratorio vamos a observar cmo se puedeaprovechar la energa que se encuentra almacenada en un fluido en fase

gaseosa (fluido caliente) para poder calentar otro fluido que se encuentra enfase lquida (fluido fro).

El equipo empleado para tal propsito se denomina intercambiador de calor detubos concntricos, el cual consta de un tubo interno de acero inoxidable atravs de cual circular el fluido fro, y un tubo anular de longitud efectiva deintercambiador de 3.28 metros, por donde circular el fluido caliente.

Asimismo, seremos capaces de determinar experimentalmente los coeficientesde calor peliculares del agua y del condensado, as como tambin el coeficienteglobal de transferencia de calor, a partir de la toma de data sobre lascondiciones de operacin durante el proceso.

El anlisis de la transferencia de calor por conveccin se complica por el hechode que el movimiento del fluido juega un papel importante en la transferenciade calor. En consecuencia, es esencial conocer la distribucin de velocidad delfluido en movimiento para poder determinar el campo de temperatura en dichofluido. Es por esta razn que al final del laboratorio debemos ser capaces deevaluar la influencia de la velocidad en la transferencia de calor.


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INTRODUCCIN

Siempre que existe una diferencia de temperatura en el universo, la energa setransfiere de la regin de mayor temperatura a la de menor temperatura. Deacuerdo con los conceptos de la termodinmica, esta energa transmitida sedenomina calor.Las leyes de la termodinmica tratan de la transferencia de energa, perosiempre se refieren a sistemas que estn en equilibrio, y solo pueden utilizarsepara predecir la cantidad de energa requerida para cambiar un sistema de unestado de equilibrio a otro, por lo que no sirven para predecir la rapidez con

que puedan producirse estos cambios.La ciencia llamada transmisin o transferencia de calor complementa losprincipios primero y segundo de la termodinmica clsica, proporcionando losmtodos de anlisis que pueden utilizarse para predecir la velocidad de latransmisin del calor, adems de los parmetros variables durante el procesoen funcin del tiempo.Para un anlisis completo de la transferencia del calor es necesario considerarmecanismos fundamentales de transmisin: conduccin, conveccin yradiacin, adems del mecanismo de acumulacin. El anlisis de los sistemas ymodelos de intercambio de calor requieren familiaridad con cada uno de estosmecanismos y sus fundamentos, as como de sus interacciones.

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FUNDAMENTO TERICO

Intercambiador de Calor

Un cambiador de calor consiste en un lmite slido, buen conductor, que separa dosfluidos que se intercambian energa por transmisin de calor.

Tipos de intercambiadores de calor

Para la eleccin del mismo se consideran aspectos como tipo de fluido, densidad,viscosidad, contenido en slidos, lmite de temperaturas, conductividad trmica,etc.De placas: formados por un conjunto de placas de metal corrugadas (aceroinoxidable, titanio, etc.) contenidas en un bastidor. El sellado de las placas serealiza mediante juntas o bien pueden estar soldadas.

Tubulares: formados por un haz de tubos corrugados o no, realizado en diversosmateriales. El haz de tubos se ubica dentro de una carcasa para permitir el

intercambio con el fluido a calentar o enfriar.

Tubo aleteado: se compone de un tubo o haz de tubos a los que se sueldanaletas de diferentes tamaos y grosores para permitir el intercambio entrefluidos y gases. P. ej., radiador de un vehculo.

Superficie rascada: muy similar al tubular, con la particularidad de ubicar dentrodel tubo un dispositivo mecnico helicoidal/circular o lineal que permite el pasodel fluido que, por sus caractersticas, impide un trasiego normal con los mediosde bombeo habituales.

Ahora los mecanismos de transferencia de calor se dan de 2 maneras dentro de un

intercambiador de calor:

ConduccinLa transferencia de calor por conduccin es debida, por una parte a la transmisinde las vibraciones entre molculas adyacentes, y por otra parte al movimiento delos electrones libres, transportando energa. La conduccin de calor es un procesode transferencia de energa trmica que tiene lugar en los medios materiales entreregiones de diferente temperatura. Cuando las molculas absorben energa trmicavibran alrededor de sus posiciones medias, aumentan la amplitud de la vibracin y,por lo tanto, aumentan su energa cintica. La conduccin puede darse en cualquierestado de agregacin de la materia, pero no en el vaco.

ConveccinCuando el fluido circula en contacto con un slido, por ejemplo en el interior de unatubera, existiendo una diferencia de temperatura entre ambos, tiene lugar unintercambio de calor. Esta transmisin de calor se debe al mecanismo deconveccin. Dependiendo de si el flujo del fluido es provocado artificialmente o no,se distinguen dos tipos: conveccin forzada y conveccin libre (tambin llamadanatural). La conveccin forzada implica el uso de algn medio mecnico, como unabomba o un ventilador, para provocar el movimiento del fluido. Ambos mecanismospueden provocar un movimiento laminar o turbulento del fluido.Dependiendo del tipo de flujo.Se llama flujo laminar o corriente laminar, al tipo de movimiento de un fluidocuando ste es perfectamente ordenado, estratificado, de manera que el fluido se

mueve enlminas paralelas sin entremezclarse si la corriente tiene lugar entre dosplanos paralelos, o en capas cilndricas coaxiales.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Fluidohttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1minahttp://es.wikipedia.org/wiki/Planohttp://es.wikipedia.org/wiki/Planohttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1minahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fluido


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Se llama flujo turbulento o corriente turbulenta al movimiento de unfluido que seda en forma catica, en que las partculas se mueven desordenadamente y lastrayectorias de las partculas se encuentran formando pequeos. Debido a esto, latrayectoria de una partcula se puede predecir hasta una cierta escala, a partir de lacual la trayectoria de la misma es impredecible, ms precisamentecatica.

Coeficiente global de transferencia de calor, U en un intercambiadorDentro de los clculos de transferencia de calor en un intercambiador existe elconcepto de coeficiente global de transferencia U, el cual se relaciona con el calorde la siguiente manera Q=U A Ttotal U: Coeficiente global de transferencia decalor, U = [W / m2 K] Con relacin a la analoga elctrica podramos sealar que elcoeficiente Global de transferencia de calor se obtiene al reducir todo el circuitoelctrico anlogo, a una sola resistencia total, la cual se relaciona con, U, a travsde:

Clculo del coeficiente global de transmisin de calor:

El coeficiente de conveccin est contenido en el nmero de Nusselt. El criterio quedecide si el flujo es laminar o turbulento en conveccin forzada es el valor delnmero de Reynolds.

Factor de incrustamiento o suciedad (Rd)Durante el normal funcionamiento, las superficies de transmisin de calor nopermanecen limpias, se va formando costras, depositndose suciedad y otros

materiales que aumentan la resistencia al flujo de calor y por ende reducen elcoeficiente global.

Clculo de los coeficientes de conveccinEl anlisis de la conveccin en una capa lmite es compleja, por lo que es frecuenteel empleo del anlisis dimensional o tcnicas analgicas. La obtencin delcoeficiente de pelcula se realiza por correlacin derivada del anlisis dimensional;Nu es el nmero de Nusselt, Pr es el nmero de Prandtl, Re es el nmero deReynolds, l es una longitud caracterstica, h es el coeficiente de pelcula, Kcoeficiente de conductividad trmica del fluido.

Coeficiente pelicular (h) en el interior de tubos por conveccin forzada

1.- para flujo en rgimen laminar:

14.03 ))(/**(86.1w

bldNprNreNu

=

2.-para flujo en rgimen de transicin

14.0

2

332

3 )](1[)125*(116.0w

b

L

DNprNreNu

+=

3.-para flujo en rgimen turbulento

14.0)(w

bNpraNreNu cb

=

Tambin cabe sealar las ecuaciones especiales de:Sieder Tate (1936), Diffus Boelter (1939), Perry, Sleicher-Rouse (1975), Colburn(1933)

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http://es.wikipedia.org/wiki/Fluidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADculahttp://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_del_caoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_del_caoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADculahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fluido


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Coeficiente pelicular (h) del vapor sobre tubo externoLa condensacin del vapor se puede dar de dos formas, gota o pelcula,y laecuacin para la condensacin sobre superficie externa en tubo horizontal es:

4/1

3

][*725.0f

f

DT

gKfh

= donde los parmetros son:

;calor latente, T temperatura de vapor menos de pared ; D dimetro interno.

DESCRIPCIN DEL EQUIPO

Intercambiadores de Doble Tubo

En el Lab. De Operaciones Unitarias se posee un Intercambiador de Calor de DobleTubo.

El equipo nos permite dos tipo de arreglo:

Arreglo en flujo paralelo de vapor-agua. Arreglo en contracorriente de vapor-agua.

Esquema del equipo en arreglo Contracorriente

Donde:

T1: Temperatura de ingreso del vaporT2: Temperatura de la pared al inicio del intercambiador de calor.T3: Temperatura de la pared al medio del intercambiador de calor.T4: Temperatura de la pared al final del intercambiador de calor.T5: Temperatura a la salida del vapor.T6: Temperatura a la entrada del agua.

T7: Temperatura a la salida del agua.Esquema del equipo en arreglo Paralelo:

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T1: Temperatura a la salida del vapor.T2: Temperatura de la pared al final del intercambiador de calor.T3: Temperatura de la pared al medio del intercambiador de calor.T4: Temperatura de la pared al final del intercambiador de calorT5: Temperatura de la pared al inicio del intercambiador de calor.

T6: Temperatura a la entrada del agua.T7: Temperatura a la salida del agua.

Datos Obtenidos:

ARREGLO EN PARALELO

PRESIN 22 PSIFlujo de agua Vapor temperatura pared del tubo interior

Q (min) T6 (in) T7(out) T5 (in) T1 (out) L/min Tw4 (in) Tw3 (int) Tw2 (out)

9 23,7 48,8 125,1 125 0,4848 125,1 124,9 124,112 23,5 43,1 125,3 125,1 0,5252 125,3 124,7 116,4


Q (min) T6 (in) T7(out) T5 (in) T1 (out) L/min Tw4 (in) Tw3 (int) Tw2 (out)9 23,7 53,4 133,1 133 0,6464 133,1 132,4 131,2

12 23,4 47,5 133,2 133,1 0,6868 133,1 133,5 132,8

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ARREGLO EN CONTRACORRIENTE


Q (min) T6 (in) T7(out) T1 (in) T5 (out) L/min Tw2(in) Tw3 (int) Tw4 (out)

9 23,8 48,8 125,1 125 0,6868 121,4 122,5 123,812 23,7 44,2 125 124,8 0,7676 124,6 125,7 123,7

PRESIN 30 PSIFlujo de agua fluido: vapor temperatura pared del tubo interior

Q (min) T6 (in) T7(out) T1 (in) T5 (out) L/min Tw2(in) Tw3 (int) Tw4 (out)9 24 51,4 133 132,9 0,8484 132,7 133,1 133

12 23,8 46,3 133,4 132,8 0,9292 132,1 132,4 132,9

OBSERVACIONES

De l a s Co r r i d a s

Inicialmente se tiene que abrir las vlvulas de flujo de vapor y las vlvulasde purga de aire ya que por lo general en el interior de la tubera de vaporse queda aire atrapado, adems se observa que al no realizar esta purga esmuy difcil la manipulacin de las vlvulas.

En el panel de control se observa que en un tiempo cero las tomas de lastemperaturas varan mucho para cada temperatura de cada punto a analizaresto se debe que el sistema se encuentra en un inicio a condiciones depresin y temperatura ambientales para ello tenemos que esperar un tiempoprudencial de 20 minutos en la primera toma de datos y de 5 minutos en lassiguientes corridas (dado que las condiciones siguientes no sern muy

diferentes como al inicio), claro esta esto se tiene que comprobarvisualmente (la temperatura de cada punto no debe variar) este tiempo quese le da lo que hace es estabilizar ala sistema.

Se observa que los 2 manmetros en la entrada y salida de vapor danlecturas diferentes esto se debe a que uno de ellos esta malogrado, por lotanto para la operacin se tomo como referencia solo uno de ellos y para losclculos el promedio.

Se abri la vlvula que conduca la purga del condensado por la trampa devapor para retener los vapores y regresarlos y solo purgar vaporcondensado.

Se observa en el tanque de condensado que 10mm de altura equivalan a2.02 Litros, adems se observo que las temperaturas del condensado alinicio y fin de un tiempo establecido variaban considerablemente, es por elloque para la determinacin de propiedades del condensado se tomaron a lastemperaturas promedios.

En el arreglo a contracorriente se observo que hubo mayor vibracin de lastuberas que conducan el condensado.

Se confirma la teora comprobando que el agua se calienta, el vapor seenfra (vapor sobrecalentado), que a mayor presin del vapor que entra

mayor temperatura del vapor y tambin mayor flujo de condensado.

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CUESTIONARIO

1. Demuestre lo siguiente:

Re( , Pr, )

LNu f N

D= . (14)

La razn de transferencia de calor por conveccin forzada a un fluido incompresibleque viaja en flujo turbulento por una tubera de dimetro uniforme a flujo de masaconstante, se ha encontrado que es influenciada por la velocidad u , densidad ,

calor especficopc , conductividad trmica k, viscosidad , as como por el

dimetro interno de la tubera D . La velocidad, viscosidad, densidad y dimetro,afectan el grueso de la pelcula del fluido en la pared del tubo a travs de la cual elcalor debe ser conducido primero, tambin tiene influencia sobre el grado demezcla del fluido. La conductividad trmica del fluido y el calor especfico refleja lavariacin del promedio de la temperatura del fluido como resultado de la absorcinuniforme de calor. la relacin entre el coeficiente de pelcula o rgimen de

transferencia de calori

h se puede obtener de la siguiente manera:

2

Hhi

L T= , como no se conoce si todos los trminos de energa sern expresados

mecnica o trmicamente por las dimensiones de variables, se deber incluir la

constante adimensional2

2H

MLK

H= .

, , , , , , , ,P H

hi u c D k K

a b d e f g i

i P Hh u c D k K =

( )2

3 2

ia b d f ge

i

L M H H M M Lh L

L M T L T L H

=

Efectuando un anlisis dimensional planteamos las siguientes sumatorias

para:2

Hhi

L T=

, 1

, 2 3 2, 0

, 1 2

H d f i

L a b e f g iM b d g i

T a f g i

= +

= + + = + +

=

Resolviendo simultneamente

1

1

a a

b a

d f

e a

=

=

=

=

1

0

f f

g f a

i

=

=

=

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Sustituyendo

1 1 1 0a a f a f f a

i P Hh u c D k K =

1a f

i Ph D cD u

k k

=

( ) ( )1

: Re Pr a f

lo que es equivalente a Nu

=

2. Por anlisis dimensional deducir la siguiente ecuacin para una

conveccin forzada.

Re Pr . .

cb

b

W

DNu a N N

L

=

.. (18)

Supongamos que la distribucin de velocidades en cualquier seccin es parablica,que la seccin interna del tubo es uniforme y que la velocidad del fluido en la paredes cero. Graetz obtuvo la ecuacin radial de un fluido que se mueve en un tubo enforma similar a bastones

2 1

1

1 8 P

P

T T w cf

T T k L =

Donde T1y T2son las temperaturas de entrada y salida del fluido respectivamente.

TP= temperatura uniforme en la superficie interna del tubo.TP-T1= T1 = diferencia de temperatura en la entradaw = razn de flujo

2 1 1

a b d e

PT T L w c k T =

Resolviendo por anlisis dimensional

2 1

d

Pw cT Tk L

=

( )2 1P i iQ w c T T h D L T = =

2

4

wv

D

=

2 d

i P

P

h L D v c

D v c k L

=

...(I)

Multiplicando la ecuacin (I) por

d

y acomodando, se tiene:

1d

i Ph D cD G D

Nuk k L

+

= =

1

Re Pr

d

DNu N N

L

+

=

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Introduciendo el factor de correccin

c

b

w

Re Pr

cb

b

w

D

Nu N N L

=

3. Explique, Qu entiende usted por perfiles de velocidad y temperatura

en desarrollo? y cmo se entiende este concepto en flujos laminares y

turbulentos.

Los perfiles tanto de velocidad como de temperatura nos muestran el desarrollo deestos parmetros a travs de las capas de fluido en una direccin y sentido.

Velocidad en desarrollo

Para este caso el perfil de velocidad dentro de una tubera se tiene siemprevelocidad nula en las paredes y mxima en el centro. La magnitud de estasvelocidades dependen del rgimen de la velocidad en esta tubera, y del tiempo quese haya dejado para que este rgimen se desarrolle.

Temperatura en DesarrolloLa diferencia de temperaturas entre la pared de la tubera y el fluido crea entreestas un gradiente de temperatura que se desarrollar hasta que se halle unequilibrio, por esto se tendr que la temperatura variar desde un valor en la paredde la tubera y un valor den el seno del fluido dentro de la tubera.

Con este concepto y el concepto de velocidad en desarrollo, podremos analizar si se

podra considerar la temperatura dentro de la tubera uniforme y con un valorconstante, esto se dar para un rgimen turbulento, mientras que para un rgimenlaminar se tendr un distribucin de temperaturas an no desarrolladas.

4. Qu entiende usted por flujos laminares completamente desarrollados

con una temperatura superficial constante y flujo de calor constante?,

explique.

Un fluido en condiciones laminares completamente desarrolladas, sabemos quetanto en la distribucin real de velocidad a la entrada de la seccin calentada, comola distribucin terica en el tubo son parablicas, la capa lmite hidrodinmica

aumenta de espesor a medida que progresa la distancia desde la entrada del tubohasta alcanzar el centro del tubo. El perfil de velocidad as desarrollado, recibe elnombre de flujo totalmente desarrollado, establece una distribucin de velocidadque no vara a lo largo de la longitud del tubo.

5. En la transferencia de calor por el interior del tubo, explique Cmo se

considera el efecto de la variacin de la temperatura de la pared y la

temperatura de la masa del fluido?

En el intercambiador de calor el efecto del cambio de temperatura entre la pared y

el tubo es pequeo pues no logra cambiar de fase ni siquiera a una pequea masadel fluido y todo el calor es solo calor sensible. Pero an as esta diferencia puede

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ser calculada porque en la pared interna se considera una temperatura promedio yen el fluido se conoce la temperatura media.

6. Utilizando la ecuacin (20), Cmo se puede deducir la ecuacin (21)?

0.8 nNu 0.023.Nre .Npr ..................................... (20)

n=0.40 para el calentamiento (para el agua)Agrupando D (in) y v (m/s) con Nu = ho.D/k obtenemos una expresin para ho enfuncin de Cp, ,k ; estas a su vez estn en funcin de la temperatura del agua demanera que para el rango de Temperatura propuesto en el Perry ChemicalHandbook de 40F a 220F variarn linealmente en valores de a + bTdesprecindose valores de c, d por considerarse mnimos.

La ecuacin (20), escrita nuevamente

0.8 0.4D.v. Cp.

Nu 0.023.( ) .( )k

agrupada y con las consideraciones correspondientes adems del dimensionamientocorrespondiente: D(in)D(ft); v. (lb/(hr).(ft2) v. (lb/(seg).(ft2)

Para lquidos quedar:h = 150 (1+0,011t).(v0.8/D0.2)

Pero h esta expresado en BTU /hr.ft2.F J/seg.m2.K

Convirtiendo de v (ft/seg) (m/seg) y D (ft) D(m)....x 0,3048 K = C

Aproximadamente se obtiene la ecuacin (21) Ec. de Perry (7ma Ed)

[ ]2.0

8.0

.02.0352.1.1057D

vth += ................................ (21)

Referencia: Perry`s Chemical Engineers Handbook. Ed.McGraw Hill.

7. Que es analoga de Reynolds y analoga de Colburn? Cul es su

importancia en la transferencia de calor? , deduzca las expresiones.

Analoga de ReynoldsReynolds estableci la relacin entre la transferencia de calor y la friccin de unfludo (transferencia del momentum del fludo), entre el fludo caliente y lasuperficie.

Ecuaciones:

2fm.v r . .v2

= = m.v : Prdida del momentum del fluidor: Fuerza de arrastre

El tercer miembro de la ecuacin es la relacin del producto del gradiente depresin y el rea transversal de la tubera.

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La razn de transferencia de calor entre el fludo y la pared es dada por

m C2 r dL (T t p) WCd T = Se establece una relacin:

m: flujo msico superficial que se pone en contacto con la pared del tubo

(lb/hr.ft2)W: Flujo msico total del fludo (lb/hr)C: Calor especfico

WdT r 1

m.2 dL(T tp) m.u

En trminos simples

Calor actualmente cedido a la pared del tubo Prdida de momentum debida a friccin superficial en la pared del tubouna constante

Calor total disponible para cederse momentum total disponible= =

Con el coeficiente de transferencia de calor

hi.C2 rdL(T tp) WCdT =

WCdT rC f hi f hi C

2 dL(T tp) u 2 C 2 >

Para los Pr = cercano a 1. Gases permanentes

Analoga de ColburnPara un intervalo de nmero de Reynolds comprendido entre 5000 y 200 000 elfactor de friccin para tuberas lisas se representa adecuadamente por medio de laecuacin:

0.2Df 0,046( )

De la Ec.(12.31) del Mc Cabe 4ta Ed. Pg 356 obtenida por mtodos empricos porSieder Tate) se tiene :

2 / 3 0.14w

0.2

hi Cp. 0,023.( ) .( )

Cp.v. k D / )

Comparando las dos ecuaciones anteriores para flujos turbulentos y tubos largos:

2 / 3 0.14wH

hi.(NPr) .( ) j f / 2

Cp.v.

= =

Para Pr (de 0.6 a 120) El factor jH (factor de Colburn) es usado en diversasec.semiempricas para transmisin de calor.Con las analogas de Reynolds y Colburn se obtiene una ecuacin para el coeficientede transferencia de calor en el que est involucrado el factor de friccin y quepuede determinarse de un experimento en el que no se transfiere calor. Entonces laimportancia en la transferencia de calor es que se pueden obtener valores de

transferencia de calor (hi) a partir de experimentos de friccin de fludos los cualesson ms simples de llevar a cabo respecto a los experimentos de transferencia decalor.

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8. Realice el balance trmico estableciendo el porcentaje (%) de prdidas.

* Calor ganado por el agua

Qagua = magua*Cp*T T = T7T6

Donde:magua : Flujo msico del agua lquida (Kmol/s)Cp : Capacidad calorfica del agua (J/Kmol-K)T : Variacin de la temperatura (K)

* Calor perdido por el vapor

mcondensado = *Caudalcondensado Qcondensado = mcondensado*

Donde: : densidad del condensado (Kmol/m

3)

: Calor latente de vaporizacin (J/Kmol)

Porcentaje por prdida:

Ecuaciones para el clculo :

Densidad:

C1 = 5.459C2 = 0.30542C3 = 647.13C4 = 0.081

T (K) (Kmol/m3) M = 18.015

Cp =

C1 = 276370C2 = -2090C3 = 8.125C4 = -0.01412C5 = 9.37*10

-3

Calor latente de vaporizacion:

%100%

=condensado

aguacondensado

Q

QQPerdida

+

=4

3

11

2

1

C

C

Tagua

C

C

43

4

2

321 TCTCTCTCC ++++

( ) 2

43211TrCTrCC

TrC ++=

13


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C1 = 5,21E+07

C2 = 0,3199C3 = -0,212

C4 = 0,25795

ARREGLO EN PARALELO

PRESIN = 22 psiFlujo De AguaCaudal T6 (C) T7 (C) T prom. Densidad W agua Cp Q agua

LPM in out K Kmol/m^3 Kmol/s J/Kmol.K J/s

9 23,70 48,80 309,25 55,07 0,008260 75291,07 15610,39

12 23,50 43,10 306,30 55,11 0,011022 75312,90 16270,65

Flujo De CondensadoCaudal T5 (C) T1 (C) T prom. Densidad W agua Q cond.

LPM in out K Kmol/m^3 Kmol/s J/Kmol J/s0,4848 125,10 125,00 398,05 53,58 0,000433 39573237,68 17131,53

0,5252 125,30 125,10 398,20 53,57 0,000469 39565470,88 18554,53

% Prdida Al AmbienteCaudal Q agua Q cond. Qperdido PERDIDA

LPM J/s J/s J/s %9 15610,39 17131,53 1521,15 8,88

12 16270,65 18554,53 2283,88 12,31


LPM in out K Kmol/m^3 Kmol/s J/Kmol.K J/s9 23,70 53,40 311,55 55,03 0,008255 75278,97 18456,80

12 23,40 47,50 308,45 55,08 0,011016 75296,27 19990,30


LPM in out K Kmol/m^3 Kmol/s J/Kmol J/s0,6464 133,10 133,00 406,05 53,42 0,000576 39152181,67 22533,59

0,6868 133,20 133,10 406,15 53,42 0,000611 39146828,92 23937,78

% Prdida Al Ambiente

Caudal Q agua Q cond. Qperdido PERDIDALPM J/s J/s J/s %

9 18456,80 22533,59 4076,79 18,09

12 19990,30 23937,78 3947,48 16,49

Tc

TTr=

KTc = 73.647

Kmol

J

14


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LPM in out K Kmol/m^ 3 Kmol/s J/Kmol.K J /s

9 23,80 48,80 309,30 55,07 0,008260 75290,76 15547,92

12 23,70 44,20 306,95 55,10 0,011021 75307,46 17013,58


LPM in out K Kmol/m^ 3 Kmol/s J/Kmol J/s0,6868 125,10 125,00 398,05 53,58 0,000613 39573237,68 24269,67

0,7676 125,00 124,80 397,90 53,58 0,000685 39580999,66 27131,70

% Prdida Al AmbienteCaudal Q agua Q cond. Qperdido PERDIDA

LPM J/s J/s J/s %9 15547,92 24269,67 8721,75 35,94

12 17013,58 27131,70 10118,12 37,29

PRESIN = 30 psi

Flujo de aguaCaudal T6 (c) T7 (c) T prom. Densidad W agua Cp Q agua

Lpm In Out K Kmol/m^ 3 Kmol/s J/Kmol.K J/s9 24,00 51,40 310,70 55,05 0,008257 75282,95 17032,31

12 23,80 46,30 308,05 55,09 0,011017 75299,07 18665,85

Flujo de condensadoCAUDAL T1 (C) T5 (C) T prom. Densidad W agua Q cond.

LPM in out K Kmol/m^ 3 Kmol/s J/Kmol J/s0,8484 133,00 132,90 405,95 53,42 0,000755 39157532,17 29580,46

0,9292 133,40 132,80 406,10 53,42 0,000827 39149505,57 32389,22

% Perdida Al AmbienteCaudal Q agua Q cond. Qperdido PERDIDA

Lpm J/s J/s J/s %9 17032,31 29580,46 12548,15 42,42

12 18665,85 32389,22 13723,37 42,37

9. Determine el coeficiente global experimental Uo referido al rea exterior Ao

LMTDAoUoQagua =

LDoAo =

( ) ( )

( )

( )

=

71

65

7165

TT

TT

Ln

TTTTLMTD

15


16/34

DimensionesDo = 26,670 mm

L = 3,280 m

Ao = 0,275 m^2

ARREGLO EN PARALELO

PRESIN = 22 psiCaudal Q agua T6 (C) T7 (C) T5 (C) T1 (C) LMTD Uo

LPM J/s in out in out K W/m^2.K9 15610,39 23,70 48,80 125,10 125,00 361,654 157,063

12 16270,65 23,50 43,10 125,30 125,10 364,810 162,289

PRESIN = 30 psiCaudal Q agua T6 (C) T7(C) T5 (C) T1 (C) LMTD Uo

LPM J/s in out in out K W/m^2.K9 18456,80 23,70 53,40 133,10 133,00 367,299 182,84812 19990,30 23,40 47,50 133,20 133,10 370,568 196,292

10. Determine experimentalmente el coeficiente pelicular hi y del lado delvapor ho utilizando las ecuaciones 12 y13 respectivamente

* Calculo para el lado del Agua

Calculando la diferencia de temperatura entre las paredes interna y externa del tubo interior:


PRESIN = 21 psiCaudal Q agua T6 (C) T7 (C) T1 (C) T5 (C) LMTD Uo

LPM J/s in out in out K W/m^2.K9 15547,92 23,80 48,80 125,10 125,00 361,607 156,45412 17013,58 23,70 44,20 125,00 124,80 363,856 170,145

PRESIN = 30 psi

Caudal Q agua T6 (C) T7 (C) T1 (C) T5 (C) LMTD UoLPM J/s in out in out K W/m^2.K

9 17032,31 24,00 51,40 133,00 132,90 368,081 168,37712 18665,85 23,80 46,30 133,40 132,80 370,942 183,102

LMTDiAi

Qhi

agua

= LDiAi =

LkDiDoLnQT agua

=

2)/( TiTwT pro medio=

16


17/34

* Calculo para el lado del vapor

DimensionesDi = 20,930 mm

Do = 26,670 mm

L = 3,280 m

K = 44,892 W/m.C

Ai = 0,216 m^2

Ao = 0,275 m^2

ARREGLO EN PARALELO

PRESIN = 22 psiCaudal Q agua TW4 TW3 TW2 Tp prom Ti

LPM J/s C C C C C9 15610,39 125,1 124,9 124,1 124,700 124,700

12 16270,65 125,3 124,7 116,4 122,133 122,133

Caudal Q agua T6 (C) T7 (C) Ti LMTDi hiLPM J/s in out C K W/m^2.K

9 15610,39 23,70 48,80 124,70 361,30 200,3312 16270,65 23,50 43,10 122,13 361,74 208,55

Caudal Q agua T5 (C) T1 (C) TW4 TW2 LMTDo hoLPM J/s in out C C K W/m^2.K

9 15610,39 125,10 125,00 125,10 124,10 273,45 207,7212 16270,65 125,30 125,10 125,30 116,40 277,33 213,48

( ) ( )

( )( )

=

7

6

76

TT

TTLn

TTTTLMTDi

i

i

ii

LMTDoAo

Qho

agua

= LDoAo =

( ) ( )

=

2

45

245

TwT

TwTLn

TwTTwTLMTDi

i

i

17


18/34

PRESIN = 30 psi

Caudal Q agua TW4 TW3 TW2 Tp prom TiLPM J/s C C C C C

9 18456,80 133,1 132,40 131,20 132,233 132,233

12 19990,30 133,1 133,50 132,80 133,133 133,133


9 18456,80 23,70 53,40 132,23 366,48 233,5112 19990,30 23,40 47,50 133,13 370,55 250,14


9 18456,80 133,10 133,00 133,10 131,20 273,90 245,2012 19990,30 133,20 133,10 133,10 132,80 273,20 266,25


PRESIN = 21 psiCaudal Q agua TW2 TW3 TW4 Tp prom Ti

LPM J/s C C C C C9 15547,92 121,40 122,50 123,8 122,567 122,566

12 17013,58 124,60 125,70 123,7 124,667 124,666


9 15547,92 23,80 48,80 122,57 359,12 200,7412 17013,58 23,70 44,20 124,67 363,62 216,95


9 15547,92 125,10 125,00 121,40 123,80 275,45 205,3912 17013,58 125,00 124,80 124,60 123,70 273,75 226,15

PRESIN = 30 psi

Caudal Q agua TW2 TW3 TW4 Tp prom TiLPM J/s C C C C C

9 17032,31 132,70 133,10 133 132,933 132,933

12 18665,85 132,10 132,40 132,9 132,467 132,466


9 17032,31 24,00 51,40 132,93 368,06 214,5612 18665,85 23,80 46,30 132,47 370,30 233,72

Caudal Q agua T1 (C) T5 (C) TW2 TW4 LMTDo ho

LPM J/s in out C C K W/m^2.K9 17032,31 133,00 132,90 132,70 133,00 273,10 226,9412 18665,85 133,40 132,80 132,10 132,90 273,60 248,25

18


19/34

12. Calcule los valores de los coeficientes de transferencia de calorpeliculares utilizando mtodos empricos

a) Calcule el coeficiente pelicular del condensado ho usando la ecuacin27.

Dimensiones:

Do = 26,670 mm

L = 3,280 m

g = 9,810 m/s^2

ARREGLO EN PARAL ELO

PRESIN = 22 ps iPropiedades FsicasCaudal Tv Tw Tf To Densidad uf K ho

LPM C C K K Kg/m^ 3 J/Kg Kg/m.s W/m.K W/m^2.K9 125,05 124,70 397,88 0,35 965,26 2196682,64 6,210E-04 0,685 23550,04

12 125,20 122,13 396,67 3,07 965,68 2196251,51 6,210E-04 0,685 13690,34

PRESIN = 30 psiPropiedades FsicasCaudal Tv Tw Tf To Densidad uf K ho


12 133,15 133,13 406,14 0,02 962,37 2173012,98 6,210E-04 0,685 50201,87


PRESIN = 21 psiCaudal Tv Tw Tf To Densidad uf K hoLPM C C K K Kg/m^ 3 J/Kg Kg/m.s W/m.K W/m^2.K

9 125,05 122,57 396,81 2,48 965,63 2196682,64 6,210E-04 0,685 14432,2012 124,90 124,67 397,78 0,23 965,29 2197113,50 6,210E-04 0,685 26064,11

PRESIN = 30 psiCaudal Tv Tw Tf To Densidad uf K ho


12 133,10 132,47 405,78 0,63 962,50 2173161,56 6,210E-04 0,685 20221,34

4

1

23

725.0

=

f

ff

DoTo

gkh

TwTvTo =2

TwTvTf

+=

19


20/34

b) Calcule el coeficiente pelicular del condensado ho usando el mtodo deWilson

Sea:

Entonces:

Dimensiones:

Di = 20,930 mm

Do = 26,670 mm

L = 3,280 m

K = 44,892 W/m.C

Area o = 5,586E-04 m^2

Ao = 0,275 m^2


PRESIN = 22 psiCAUDAL V Uo 1/ V^0.8 1 /Uo

LPM m/s W/m^2.K9 1,446E-02 157,063 29,633 6,367E-03

12 1,567E-02 162,289 27,795 6,162E-03

Aplicando una Regresion Lineal r =1

A = 3,100E-03

Rw Ro hoK/W K/W W/m^2.K

2,620E-04 2,838E-03 1,282E+03

PRESIN = 30 psiCAUDAL V Uo 1/ V^0.8 1/ Uo

LPM m/s W/m^2.K9 1,928E-02 182,848 23,541 5,469E-03

12 2,049E-02 196,292 22,427 5,094E-03

Aplicando una Regresion Lineal r = 1

A = 2,450E-03

wi RRR

U

++= 01

8.0

0

1

VR

ARR

i

w

=+

8.0

11

VA

U +=

kL

DiDoLnRw

=

2

)/(

AoRoho

=

1

AoRoho

= 1

20


21/34

Rw Ro hoK/W K/W W/m^2.K2,620E-04 2,188E-03 1,663E+03


PRESIN = 21 psiCAUDAL V Uo 1 1

LPM m/s W/m^2.K V^0.8 Uo9 2,049E-02 156,454 22,427 6,392E-03

12 2,290E-02 170,145 20,517 5,877E-03

Aplicando una Regresin Lineal r = 0.877

A = 3,400E-04


2,620E-04 7,804E-05 4,663E+04

PRESIN = 30 psiCAUDAL V Uo 1 1

LPM m/s W/m^2.K V^0.8 Uo9 2,531E-02 168,377 18,939 5,939E-03

12 2,772E-02 183,102 17,609 5,461E-03

Aplicando una Regresin Lineal r = 0.877

A = 8,700E-04


2,620E-04 6,080E-04 5,984E+03

c, d, e) Calcule el coeficiente pelicular del agua hi usando las ecuaciones

Ec. 26 Ecuacin de Gnielinski

AoRoho

=

1

AoRoho

=

1

( )

( )

14.0

3

2

3 2

1

12

7.121

10002

+

+

=

w

b

L

D

Nprf

NprNref

Nu

( )( ) 264.182.125.0 = NreLogf

6102300


22/34

Ec. 19 Ecuacin de Sieder Tate

Ec. 20 Ecuacin de Dittus Boelter

n: 0.40 para el calentamiento

n: 0.30 para el enfriamiento

Ec. 22 Ecuacin de Sleicher Rouse

Ec. 25 Ecuacin de Petukhov Popov

Dimensiones

Di = 20,930 mm

L = 3,280 m

14.0

3

1

8.0027.0

=

w

bNprNreNu

71010000 DL

nNprNreNu = 8.0023.0

12000010000 DL

b

w

aNprNreNu += 015.05

wNpra

+=

4

24.088.0 ( )wNprb += 6.0exp5.0

3

1

61010000


23/34

ARREGLO EN PARALELO

PRESIN = 22 psiPropiedades FsicasT6 (C) T7 (C) Tb Densidad Cp ub uw K

in out K Kg/m^3 J/Kg.K Kg/m.s Kg/m.s W/m.K23,70 48,80 309,25 992,06 4179,35 6,210E-04 2,390E-04 0,641

23,50 43,10 306,30 992,85 4180,57 6,210E-04 2,390E-04 0,641

Nmeros AdimensionalesW agua NRe NPr NPr f f NUSSELT NUSSELT NUSSELT NUSSELT NUSSELT

Kg/s b b w ec. 15 ec. 21 ec. 15 ec. 17 ec. 18 ec. 20 ec. 210,149 14577,37 4,049 1,558 0,0071 0,0284 106,447 105,393 86,220 62,860 92,056

0,199 19451,90 4,050 1,559 0,0066 0,0263 136,903 132,764 108,614 78,670 116,526

Calculando hi (W/m^2.K)Caudal hi hi hi hi hi

LPM ec. 15 ec. 17 ec. 18 ec. 20 ec. 21

9 3260,04 3227,75 2640,57 1925,15 2819,2912 4192,76 4066,01 3326,39 2409,34 3568,70

23


24/34

PRESIN = 30 psiT6 (C) T7 (C) Tb Densidad Cp ub uw K


23,40 47,50 308,45 992,28 4179,64 6,210E-04 2,390E-04 0,641

NUMEROS ADIMENSIONALESW agua NRe NPr NPr f f NUSSELT NUSSELT NUSSELT NUSSELT NUSSELT


0,198 19440,68 4,049 1,558 0,0066 0,0263 136,821 132,693 108,554 78,625 116,459


LPM ec. 15 ec. 17 ec. 18 ec. 20 ec. 219 3258,04 3225,98 2639,08 1924,06 2817,6612 4190,28 4063,84 3324,57 2407,97 3566,66

24


25/34


PRESIN =21 psiPropiedades FsicasT6 (C) T7 (C) Tb Densidad Cp ub uw K


23,70 44,20 306,95 992,68 4180,26 6,210E-04 2,390E-04 0,641



0,199 19448,51 4,050 1,559 0,007 0,026 136,878 132,742 108,596 78,656 116,505


LPM ec. 15 ec. 17 ec. 18 ec. 20 ec. 21

9 3259,99 3227,72 2640,53 1925,12 2819,2512 4192,00 4065,35 3325,83 2408,92 3568,08

25


26/34

PRESI N = 30 psiPropiedades FsicasT6 (C) T7 (C) Tb Densidad Cp ub uw K


23,80 46,30 308,05 992,38 4179,80 6,210E-04 2,390E-04 0,641



0,198 19442,77 4,049 1,558 0,007 0,026 136,836 132,706 108,565 78,633 116,471


LPM ec. 15 ec. 17 ec. 18 ec. 20 ec. 219 3258,77 3226,63 2639,62 1924,46 2818,2612 4190,74 4064,24 3324,90 2408,22 3567,03

26


27/34

13.En los valores de hi estimados existe el efecto de la longitud. Justifique

su respuesta.

Cerca de la entrada del tubo, donde todava se estan formando los gradientes de

temperatura, el coeficiente individual hx es mayor que h para flujo totalmentedesarrollado. En la entrada misma, donde previamente no existe gradiente detemperatura, hx es infinito. Despus cae hacia h. El efecto de la longitud del tubose tiene en cuenta mediante otro nmero adimensional x/D, siendo x la distanciadesde la entrada del tubo. El coeficiente individual se aproxima asintticamentehacia h al aumentar x, pero es prcticamente igual a h cuando x/D es del ordende 60.

hi L1 ( )

h D=

Una ecuacin para tubos cortos con entradas rectas, donde la velocidad a laentrada es uniforme en la seccin transversal, es

0,7hi L1 ( )h D

=

El efecto de la longitud sobre hi desaparece cuando L/D es mayor queaproximadamente 60.

15. Calcule el factor de ensuciamiento, utilice la ecuacin 8 con los valoresexperimentales.

Dimensiones:

Di = 20,930 mm

Do = 26,670 mm

L = 3,280 m

K = 44,892 W/m.C

Ai = 0,216 m^2

Ao = 0,275 m^2

ARREGLO EN PARALELO

PRESIN = 22 psiCaudal Uo hi ho Rd

LPM W/m^2.K W/m^2.K W/m^2.K m^2.K/W9 157,063 200,33 207,72 7,986E-0312 162,289 208,55 213,48 7,660E-03

( )Lk

AoAiAoLn

hiAi

Ao

hoUoRd

++= 2

11


28/34


LPM W/m^2.K W/m^2.K W/m^2.K m^2.K/W9 182,848 233,51 245,20 6,920E-0312 196,292 250,14 266,25 6,505E-03



LPM W/m^2.K W/m^2.K W/m^2.K m^2.K/W9 156,454 200,74 205,39 7,943E-03

12 170,145 216,95 226,15 7,401E-03


LPM W/m^2.K W/m^2.K W/m^2.K m^2.K/W9 168,377 214,56 226,94 7,543E-03

12 183,102 233,72 248,25 6,957E-03

16. Con los valores experimntales calcules las constantes de la ecuacinde Nusselt.


PRESIN = 22 psiCaudal ub uw NUSSELT NRe NPr ub

LPM Kg/m.s Kg/m.s ec. 15 uw9 6,210E-04 2,390E-04 106,447 14577,37 4,049 2,59812 6,210E-04 2,390E-04 136,903 19451,90 4,050 2,598

Tomando Ln a los nmeros adimensionales

Ln Nusselt Ln Nre Ln Pr*(ub/uw)4,66765 9,58723 2,35333

4,91927 9,87570 2,35362

tenemos :a= 0,0131b= 0,8689

c= 0,2850

ccb

w

baNu )(PrRe

=

)/((Pr(Re))()( wbLncLnbaLnNuLn ++=

28


29/34

PRESIN = 30psi

Caudal ub uw NUSSELT NRe NPr ubLPM Kg/m.s Kg/m.s ec. 15 uw

9 6,210E-04 2,390E-04 106,382 14568,30 4,05 2,59812 6,210E-04 2,390E-04 136,821 19440,68 4,05 2,598



4,91868 9,87512 2,35340

tenemos :a= 0,0124b= 0,8759c= 0,2821


PRESIN =21 psiCaudal ub uw NUSSELT NRe NPr ub

LPM Kg/m.s Kg/m.s ec. 15 uw9 6,210E-04 2,390E-04 106,446 14577,17 4,05 2,598

12 6,210E-04 2,390E-04 136,878 19448,51 4,05 2,598



4,91909 9,87553 2,35354

tenemos :a= 0,0123b= 0,8764c= 0,2819

ccb

w

baNu )(PrRe

=


ccb

w

baNu )(PrRe

=


29


30/34

PRESIN = 30psiCaudal ub uw NUSSELT NRe NPr ub

LPM Kg/m.s Kg/m.s ec. 15 uw

96,210E-

04 2,390E-04 106,406 14571,65 4,05 2,598

12

6,210E-

04 2,390E-04 136,836 19442,77 4,05 2,598

tomando Ln a los numeros adimensionales


4,91879 9,87523 2,35343

tenemos :a= 0,0123b= 0,8764c= 0,2819

17.Cul es el material adecuado para un aislamiento trmico? Cul es el

recomendado?

Los materiales adecuados para aislantetrmico es un material caracterizado por sualta resistencia trmica. Establece una barrera al paso del calor entre dos medios

que naturalmente tenderan a igualarse en temperatura. Gracias a su bajaconductividad trmica y un bajo coeficiente de absorcin de la radiacin, el materialms resistente al paso de calor es el aire y algunos otros gases. Sin embargo, elfenmeno de conveccin que se origina en las cmaras de aire aumentasensiblemente su capacidad de transferencia trmica. Por esta razn se utilizancomo aislamiento trmico materiales porosos o fibrosos, capaces de inmovilizar elaire confinado en el interior de celdillas ms o menos estancas. Se suelen utilizarcomo aislantes trmicos especficos materiales combinados de slidos y gases: fibrade vidrio, lana de roca, vidrio expandido, poliestireno expandido, espuma depoliuretano, aglomerados de corcho, etc. En la mayora de los casos el gasencerrado es el aire.

18.Compara las ventajas, desventajas y aplicaciones de los diferentes

tipos de intercambiadores

1.- Intercambiador de calor de tubo y coraza:

Ventajas:

Tienen una amplia aplicacin en procesos industriales. Son de varios tipos dependiendo del proceso usado; tales como

intercambiadores 1-1, 1-2, 2-4. etc.

Desventajas:

ccb

w

baNu )(PrRe

=


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cada cierto tiempo se hacen los cambios de los tubos, debido a la formacinde caliche.

Para evitar la corrosin en los tubos, se hacen uso de los inhibidores, estoaumenta los costos.

2.- Calderos o generadores de vapor.

Ventajas: gran aplicacin a nivel industrial.Desventajas: gran consumo de combustible para el arranque y el trabajo de la caldera.

3.- Condensadores.

Ventajas: tienen una aplicacin variada como en plantas de fuerza, plantas de

procesos qumicos y plantas elctricos para vehculos espaciales.

Desventaja: hacen uso d un refrigerante. El mas usado es el condensador de superficie, pero a la vez es el mas caro

4.- Intercambiadores de tubos concntricos.

Ventajas: Es el ms usado y el ms simple. Idneo para productos que contiene fibras y celdillas. Es una solucin en los casos en los que no s pueden usar los

intercambiadores de placas. Uso en las industrias alimentaras, qumicas, petroqumicas y farmacutica.

Desventajas: necesidad de fabricarse de un material altamente resistente y conductivo. Necesita gran cantidad de aislamiento por ser de gran longitud.

5.- Intercambiadores de calor de placas-

Ventajas: es una alternativa para os intercambiadores de coraza y tubo (placas

acanaladas)Desventajas: solo trabaja con fluidos a temperaturas y presin moderada.

6.- Intercambiadores de calor de superficie escarapada.

Ventajas: uso para lquidos viscosos (productos alimenticios) uso para lquidos sensibles al calor. Fcil de limpiar las partes internas de los tubos, por ser de gran tamao.

Desventajas: Requieren de un encamisado para el vapor o lquido de enfriamiento. Limpieza constante de los tubos.

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19.Cules son los criterios de seleccin de un intercambiador.

Los conocimientos tericos adquiridos sern utilizados en el diseo o seleccin

de un intercambiador de calor. A la hora de seleccionar un intercambiador de

calor existen varios factores que influyen, para realizar una adecuada seleccin.

Entre ellos mencionaremos:

Flujo de calor

Tamao y peso

Cada de presin

Economa

20.Describe una breve biografa de Osborne Reynolds, L. Prandtl, y W.

Nusselt.

Osborne Reynolds (1842 - 1912)

(Belfast, 1842-Watchet, 1912) Ingeniero britnico. Profesor enla Universidad de Manchester, estudi las turbinas hidrulicas yla propulsin por hlices y perfeccion los frenos hidrulicos. Seespecializ en el estudio del movimiento de los fluidos, enparticular de los fluidos viscosos, en los que destac laimportancia de un coeficiente adimensional, conocido comonmero de Reynolds, que relaciona las fuerzas de inercia y deviscosidad de un fluido.

Ludwig Prandtl (1875 - 1953)

Fsico alemn. Profesor en la Universidad de Gotinga y director

del Instituto Max Planck, se especializ en el estudio de la

mecnica de fluidos. Estableci el concepto de capa lmitepara

definir la porcin de fluido en contacto con la superficie de un

cuerpo slido sumergido en l y en movimiento relativo.

Investig la turbulencia y hall la ley de distribucin de

velocidades en la capa lmite turbulenta. Ide el tubo de

Prandtl, esencialmente igual al tubo de Pitot.

Wilhelm Nusselt (1882 - 1957)

Ingeniero alemn. A partir de 1907 a 1909 l trabaj como

ayudante de Millier en Dresden, y calific para un Profesorado

con su trabajo sobre transferencia del calor y de cantidad de

movimiento en tubos.

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En 1915, Nusselt public su principal trabajo: Las leyes bsicas de la tranferencia

de calor, en el cual l primero propuso a grupos adimensionales ahora conocidos

como los parmetros principales en la teora de la transferencia de calor. Otros

trabajos famosos fueron referidos a la condensacin de la pelcula del vapor en

superficies verticales, a la combustin del carbn pulverizado y a la analoga entre

la transferencia de calor y masa en la evaporacin. Encontrado entre los trabajos

principales de Nusselt se tiene la soluciones para la tranferencia de calor en la

entrada trmica en tubos, para el intercambio de calor en contracorriente y la

teora bsica de regeneradores.

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

De Los Clculos Y Resultados

OBSERVACIONES

Se ve que del balance trmico estableciendo el porcentaje de error por perdidasal ambiente, es mayor cuanto mayor es la presin de trabajo, esto puede ser aque hay incrustamiento en las tuberas, o tambin porque el aislante nofunciona del todo bien.

En el arreglo en contracorriente la perdida es mayor porque el calor entregadopor el vapor es mayor aunque el calor recibido por el agua es menor.

Vemos que el coeficiente global experimental U0referido al rea exterior A0esmayor en el arreglo en paralelo y a mayor presin de trabajo y a mayor flujo de

agua, lo que significa que al calor entregado va a ser mayor.

A mayor valor de hi y ho se tiene mayor transferencia de calor, esto se cumpleen un flujo a contracorriente. Para el caso del vapor, se tiene que si el vapor nose condensa, es decir que si se mantiene a su temperatura de vapor saturado,el valor del coeficiente pelicular de condensado es muy grande y tiende alinfinito.

Al calcular el coeficiente pelicular del condensado hi mediante correlaciones, setiene un rgimen turbulento y un flujo completamente desarrollado, por losvalorres de Reynolds y L/D, por lo que la correlacin de Sieder y Tate se ve quees la que menos error contiene en el clculo.

El factor de ensuciamiento es relativamente alto, lo suficiente para determinarun error experimental apreciable respecto a las correlaciones utilizadas, aunquepara la experiencia no fue tan determinante.

Se pudo determinar los nmeros a, b y c de la ecuacin (16) para el nmero deNusselt, en forma satisfactoria.

CONCLUSIONES

A mayor caudal de alimentacin de agua mas perdida de calor al ambiente porparte del vapor tendremos.

A mayor presin mayor perdidas de calor tendremos.

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Se observa que mayores prdidas de calor al ambiente se producen en unarreglo en contracorriente.

A mayor presin se observa mayor U0 coeficiente global de transferencia decalor.

A mayor presin mayor coeficiente pelicular referido a ala superficie interna (h i)y mayor coeficiente pelicular del condensado (h0), adems para cada corrida seobserva que h0>h i.

A mayor presin menor factor de ensuciamiento. A mayores valores de coeficiente pelicular hi y ho la transferencia de calor es

mayor y esto se cumple en flujo a contracorriente.

A mayor valor del coeficiente global experimental Uo referido al rea exterior, elflujo de calor es mayor y esto se cumple en el flujo en paralelo.

En la experiencia, trabajamos a rgimen turbulento y un flujo completamente

desarrollado, por lo que el uso de la correlacin de Sieder y Tate es la msconveniente.

El factor de ensuciamiento es importante en el uso de intercambiadores decalor, porque me determina la eficiencia del proceso.

BIBLIOGRAFIA

S. FOUST, Alan PRINCIPIOS DE OPERACIONES UNITARIASSegunda Edicin Editorial: MC GRAW HILLImpreso en Espaa Cp. 15 Pg. 333 387.

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Intercambiador de Doble Tubo

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