Practica Intercambiadores de Calor

8/18/2019 Practica Intercambiadores de Calor

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Prácti

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Laboratorio integral III

TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES SAN FELIPE DEL PROGRESO

INGENÍERIA QUÍMICA

LABORATORIO INTEGRAL III

PRÁCTICA 3

“INTERCAMBIADORES DE CALOR DE FLUJO CRUZADO”

Facilia!"#$

I%Q ROSALBA RAMÍREZ NORIEGA

Ela&"#a'$

TANIA PI(A ANGELINO

GABRIELA GONZÁLEZ GARCIA

SANDRA LÓPEZ MATIAS

G#)*" +,-

Sa' F.li*. !.l P#"/#.0"1 E0a!" !. M2ic"$ -45 MARZO5 6,-7


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Prácti

2


INDICE

INTRODUCCIÓN................................................................................................... 3

OBJETIVOS.......................................................................................................... 4

MARCO TEÓRICO................................................................................................. 4

MATERIALES........................................................................................................ 7

PROCEDIMIENTO.................................................................................................7

DATOS DE LA PRÁCTICA.......................................................................................8

CALCULOS Y RESULTADOS..................................................................................9

ANALISIS DE RESULTADOS.................................................................................11

CONCLUSIONES................................................................................................12

BIBLIOGRAFÍA....................................................................................................12


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Prácti

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INTRODUCCIÓNLos inter!"#i!$ores $e !%or son !&!r!tos '(e )!i%it!n e% inter!"#io $e !%or

entre $os )%(i$os '(e se en(entr!n ! te"&er!t(r!s $i)erentes * e+it!n !% "is"o

tie"&o '(e se "e,%en entre s-. En %! &r/ti!0 %os inter!"#i!$ores $e !%or son

$e (so o"1n en (n! !"&%i! +!rie$!$ $e !&%i!iones0 $es$e %os siste"!s

$o"2stios $e !%e)!i3n * !on$iion!"iento $e% !ire 4!st! %os &roesos

'(-"ios * %! &ro$(i3n $e ener5-! en %!s &%!nt!s 5r!n$es. Los inter!"#i!$ores

$e !%or $i)ieren $e %!s /"!r!s $e "e,%!$o en e% senti$o $e '(e no &er"iten

'(e se o"#inen %os $os )%(i$os '(e inter+ienen.

En (n inter!"#i!$or %! tr!ns)ereni! $e !%or s(e%e o"&ren$er on+ei3n en

!$! )%(i$o * on$(i3n ! tr!+2s $e %! &!re$ '(e %os se&!r!. En e% !n/%isis $e %os

inter!"#i!$ores $e !%or res(%t! on+eniente tr!#!6!r on (n oe)iiente tot!% $e

tr!ns)ereni! $e !%or U '(e to"! en (ent! %! ontri#(i3n $e to$os estos

e)etos so#re $i4! tr!ns)ereni!. L! r!,3n $e tr!ns)ereni! $e !%or entre %os $os

)%(i$os en (n &(nto $!$o ! (n inter!"#i!$or $e&en$e $e %! "!5nit($ $e

tr!ns)ereni! $e te"&er!t(r! %o!%0 %! (!% +!r-! ! %o %!r5o $e $i4o inter!"#i!$or.

L!s $istint!s !&%i!iones $e %! tr!ns)ereni! $e !%or re'(ieren $i)erentes ti&os $e

o"&onentes * on)i5(r!iones $e% e'(i&o &!r! $i4! tr!ns)ereni! es &or esto

'(e %os inter!"#i!$ores $e !%or se )!#ri!n en $i+ersos ti&os0 !s- en est!

&r/ti! se &ro&one e% &rototi&o $e (n inter!"#i!$or $e )%(6o r(,!$o.


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Prácti

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OBJETI8OS

• Dise7!r e% &rototi&o $e (n inter!"#i!$or $e !%or $e )%(6o r(,!$o.• F!i%it!r e% inter!"#io $e !%or entre $os )%(i$os 8!5(! * !ire9 '(e se

en(entr!n ! te"&er!t(r!s $i)erentes.

MARCO TEÓRICOL!s $istint!s !&%i!iones $e %! tr!ns)ereni! $e !%or re'(ieren $i)erentes ti&os $e

o"&onentes * on)i5(r!iones $e% e'(i&o &!r! $i4! tr!ns)ereni!. E% intento $e

!o&%!r %os !esorios &!r! %! tr!ns)ereni! $e !%or ! !$! ti&o $e neesi$!$es0

$entro $e %!s restriiones es&e-)i!s0 4! on$(i$o ! n("erosos ti&os $e

$ise7os inno+!$ores $e inter!"#i!$ores $e !%or.

E% ti&o "/s si"&%e $e inter!"#i!$or $e !%or onst! $e $os t(#os on2ntrios $e

$i/"etros $i)erentes.

L%!"!$o inter!"#i!$or $e !%or $e $o#%e t(#o o t(#os on2ntrios. En (n

inter!"#i!$or $e este ti&o (no $e %os )%(i$os &!s! &or e% t(#o "/s &e'(e7o0 en

t!nto '(e e% otro %o 4!e &or e% es&!io !n(%!r entre %os $os t(#os. En (n

inter!"#i!$or $e !%or $e $o#%e t(#o son &osi#%es $os ti&os $e $is&osii3n $e%

)%(6o: en e% )%(6o &!r!%e%o %os $os )%(i$os0 e% )r-o * e% !%iente0 entr!n en e%

inter!"#i!$or &or e% "is"o e;tre"o * se "(e+en en %! "is"! $irei3n. Por otr!

&!rte0 en e% ontr!)%(6o %os )%(i$os entr!n en e% inter!"#i!$or &or %os e;tre"os

o&(estos * )%(*en en $ireiones o&(est!s. 8CENGEL0 9

Por %o o"1n (n inter!"#i!$or $e !%or est/ re%!ion!$o on $os )%(i$os '(e

)%(*en se&!r!$os &or (n! &!re$ s3%i$!. En &ri"er %(5!r0 e% !%or se tr!ns)iere $e%

)%(i$o !%iente 4!i! %! &!re$ &or on+ei3n0 $es&(2s ! tr!+2s $e %! &!re$ &or

on$(i3n *0 &or 1%ti"o0 $e %! &!re$ 4!i! e% )%(i$o )r-o $e n(e+o &or on+ei3n.

C(!%es'(ier! e)etos $e %! r!$i!i3n s(e%en in%(irse en %os oe)iientes $e

tr!ns)ereni! $e !%or &or on+ei3n.


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Prácti

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Fi5? .)%(6o r(,!$o es no "e,%!$o en +irt($ $e '(e %!s !%et!s $e &%!! )(er,!n !% )%(i$o ! "o+erse &or (n

es&!i!"iento &!rti(%!r entre e%%!s e i"&i$en s( "o+i"iento en %! $irei3n tr!ns+ers!%.

En e% !n/%isis $e %os inter!"#i!$ores $e !%or res(%t! on+eniente o"#in!r o$!s

%!s resisteni!s t2r"i!s '(e se en(entr!n en %! tr!*etori! $e% )%(6o $e !%or $e%)%(i$o !%iente 4!i! e% )r-o en (n! so%! resisteni! R * e;&res!r %! r!,3n $e %!

tr!ns)ereni! $e !%or entre %os $os )%(i$os o"o

0

¿∆ T

Q=∆ T

R =U A , ∆ T =U i A i ∆ T =U 0 A¿

e. ?

C(!n$o %! &!re$ $e% t(#o es &e'(e7! * %! on$(ti+i$!$ t2r"i! $e% "!teri!% $e%

"is"o es !%t!0 o"o s(e%e ser e% !so0 %! resisteni! t2r"i! $e $i4o t(#o es

$es&rei!#%e 8R&!re$ @ =9 * %!s s(&er)iies interior * e;terior $e% "is"o son

se"e6!ntes 8Ai @ Ao @ As9.

1

u=

1

h i+ 1

h0

ec .2

E% e'(i&o $e tr!ns)ereni! $e !%or se $e)ine &or %!s )(niones '(e $ese"&e7! en

(n &roeso. Los inter!"#i!$ores re(&er!n !%or entre $os orrientes en (n


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&roeso. E% +!&or * e% !5(! $e en)ri!"iento son ser+iios * no se onsi$er!n en e%

"is"o senti$o '(e %!s orrientes $e &roeso re(&er!#%es.

Los !%ent!$ores se (s!n &ri"!ri!"ente &!r! !%ent!r )%(i$os $e &roeso0 *

5ener!%"ente se (s! +!&or on este )in0 !(n (!n$o en %!s re)iner-!s $e &etr3%eo

e% !eite !%iente reir(%!$o tiene e% "is"o &ro&3sito. Los en)ri!$ores se e"&%e!n

&!r! en)ri!r )%(i$os en (n &roeso0 e% !5(! es e% "e$io en)ri!$or &rini&!%. Los

on$ens!$ores son en)ri!$ores (*o &ro&3sito &rini&!% es e%i"in!r !%or %!tente

en %(5!r $e !%or sensi#%e0 Los 4er+i$ores tienen e% &ro&3sito $e s(&%ir %os

re'(eri"ientos $e !%or en %os &roesos $e $esti%!i3n o"o !%or %!tente.

Los e+!&or!$ores se e"&%e!n &!r! %! onentr!i3n $e so%(iones &or

e+!&or!i3n $e !5(!. Si !$e"/s $e% !5(! se +!&ori,! (!%'(ier otro )%(i$o.Inter!"#i!$ores $e $o#%e t(#o0 se (s!ron !&!r!tos $e t(#os on2ntrios &!r!

%!s $eri+!iones re%!ion!$!s on %! tr!ns)ereni! $e !%or.

Fi5


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Prácti

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'(e %!s orrientes $e %os )%(i$os !%iente * )r-o se en(entren "/s o "enos ! %!

"is"! &resi3n 8CENGEL0 9.

MATERIALES

• P#""i*" !. )' i'.#ca9&ia!"# !. cal"# !. :l);" c#)" 9a#?a

PROCEDIMIENTO

Se $ise73 (n inter!"#i!$or $e !%or

$e )%(6o r(,!$o.

Fi5 Inter!"#i!$or $e )%(6o r(,!$o. Me$ii3n $e% !($!%


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. Se to"!ron te"&er!t(r!s $e

entr!$!s o"o $e s!%i$! &!r! s!#er

(/% er! %! te"&er!t(r! $e%

inter!"#i!$or.

fg5. Intercambio de calor de salida.

DATOS DE LA PRÁCTICA

C!%or es&e-)io $e% !5(! ! te"&er!t(r! &ro"e$io:

46° C +38° C

2=42° C

Cp=4178 J

kg° K

T entrada=46° C =319.15° K

T salida=38° C =311.15° K


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CALCULOS @ RESULTADOS

E% )%(6o !($!% se !%(%3 e;&eri"ent!%"ente o#tenien$o:

Q=960 ml

min

P!r! &!s!r%o ! )%(6o "/sio:

960 ml

min ( 1 L

1000ml )( 1min

60 seg )=0.016 L

seg

Con+ersi3n $e %itros ! "etros 1#ios:

0.016 L

seg (0.001m3

1 L )=1.6 x10−5 m3

seg

P!r! e%i"in!r %os "etros 1#ios se 4!e (so $e %! $ensi$!$ $e% !5(!:

1.6 x10−5 m

3

seg (1 kgm3 )=1.6 x10−5 kg

seg

Tr!ns)ereni! $e !%or.

Q́=ḿCp (T entrada−T salida )

S(stit(i3n $e $!tos:

Q́=

(1.6 x10

−5 kg

seg

)(4178

J

kg° K

)(319.15° K )−(311.15° K )=0.5347

J

seg

Q́=(0.5347 J seg )( 1kJ

1000J )=5.3478 x10−4 kJ

seg 000 kJióndedats : idad del agua : teniend :

Áre! $e tr!ns)ereni! $e !%or $e% t(#o:


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A i=n! "i L

S(stit(i3n $e $!tos:

A i=(1 ) ( ! ) (0.0254 m) (0.50m )=0.0398m2

Coe)iiente $e tr!ns)ereni! $e !%or 5%o#!%:

Q́=U i A i # T ml,C#

Des&e6!n$o:

U i=Q́

Ai # T ml,C#

D3n$e:

# = #actr de crrección

T ml,C# = "i$erencia medialgar%tmica de temperatura parala dispsición a

cntra$lu&

∆ T 1=T h1entrada−T c 1salida=(46−25 )℃=21℃

∆ T 2=T h1 salida−T c 1entrada=(38−15)℃=23℃

T ml,C# =∆T

1−∆T

2

ln(∆T 1∆T

2 ) =

21℃−23℃

ln

(21℃23℃ )

=21.9848℃

'=t 2−t

1

T 1−t 1=

38−46

15−46=0.2580


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R=T

1−T

2

t 2−t 1=

15−25

38−46=1.25

De %! )i5(r! ??? $e% Li#ro Cen5e% tene"os '(e:

# =0.98

S(stit(*en$o +!%ores &!r! e% oe)iiente $e tr!ns)ereni!:

U =

5.3478 x10−4 kJ

seg

(0.0398m2 ) (0.98 ) (21.9848℃ )=6.2365 x 10

−4 k(

m2℃

ANALISIS DE RESULTADOSDe !(er$o ! %os res(%t!$os se &(e$e o#ser+!r '(e e% $ise7o $e% inter!"#i!$or

es #(eno0 &or'(e se #!s3 en e% r!$i!$or $e (n !(to"o+i%0 sin e"#!r5o0 se

es&er!#! '(e %! te"&er!t(r! $e% !5(! !%iente $is"in(*er! "/s $e 5r!$os0 se

4! %%e5!$o ! %! on%(si3n '(e %os )!tores '(e inter+inieron )(e e% /re! $e% t(#o0

&(esto '(e e% $i/"etro es "(* &e'(e7o0 se re'(iere (n! /re! "/s 5r!n$e &!r!

'(e e% )%(6o r(,!$o $e% !ire )r-o ten5! "/s ont!to on e% !5(! ! en)ri!r.

T!"#i2n es i"&ort!nte tener en (ent! %! &oteni! $e% +enti%!$or '(e se neesit!0

*! '(e e% )%(6o $e% !ire no )(e s()iiente &!r! en)ri!r e% !5(! e% !%iente * &or 1%ti"o

e% reorri$o $e% !5(!0 es $eir %! %on5it($ $e% t(#o0 estos )!tores )(eron %os '(e

4iieron '(e %! tr!ns)ereni! $e !%or )(er! $e 5.3478 x 10−4 kJ

seg "(* &oo

re!%"ente * '(e e% oe)iiente 5%o#!% $e tr!ns)ereni! $e !%or $e !%or )(er! $e

6.2365 x10−4 k(

m2℃ estos res(%t!$os se onsi$er!n !e&t!#%es &(est! '(e %!

$i)ereni! $e te"&er!t(r!s so%o es $e 5r!$os.


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CONCLUSIONES

De !(er$o ! %! &r/ti! '(e se re!%i,3 se &($o o#ser+!r %os !"#ios '(e 4!#-!

en n(estro inter!"#i!$or $e )%(6o r(,!$o 8no "e,%!$o9 en +irt($ $e t(#os '(e

)(er,!n !% )%(i$o ! "o+erse &or (n es&!i!"iento &!rti(%!r entre e%%!s0 i"&i$en s(

"o+i"iento en %! $irei3n tr!ns+ers!% es $eir &!r!%e%o !% t(#o0 en este !so e%

!5(! on e% !ire.

Tenien$o en (ent! '(e %! te"&er!t(r! entr!$! )(e $e 46° C * %! $e s!%i$!

38 ° C &or %o '(e 4(#o (n! $is"in(i3n $e 5r!$os en (n tie"&o $eter"in!$o0


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&or %o '(e %! tr!ns)ereni! $e !%or en e% t(#o )(e 5.3478 x 10−4 kJ

seg 0 * e%

oe)iiente 5%o#!% $e tr!ns)ereni! $e !%or )(e

6.2365 x10−4 k(

m2

℃ 0.

BIBLIOGRAFÍA!"#!L$ %. &. '2004(. TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA . )!*I+ , ) #-&

/ILL.

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