Practica 6 - TRANSFERENCIA DE CALOR EN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE TUBOS Y CORAZA PDF

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TRANSFERENCIA DE CALOR EN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE TUBOS Y CORAZA...

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BENEMERITA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA

LABORATORIO DE INGENIERÍA II

PRÁCTICA: TRANSFERENCIA DE CALOR EN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE TUBOS Y CORAZA

DRA. MARIA DOLORES GUEVARA ESPINOSA

OBJETIVO Elaboración de la distribución de temperaturas para el arreglo de un intercambiador de coraza y tubos de un paso por la coraza y un paso por los tubos. Determinación experimental del calor transferido en el intercambiador de calor de coraza y tubos de un paso por la coraza y de un paso por los tubos. Determinación experimental de la temperatura media logarítmica para el arreglo de un intercambiador de coraza y tubos de un paso por la coraza y un paso por los tubos con flujo a contra y a co-corriente. Determinación experimental del coeficiente global de transferencia de calor del intercambiador de calor de coraza y tubos de un paso por la coraza y un paso por los tubos.

INTRODUCCION En la vida diaria se encuentran situaciones en las que es necesario transferir calor desde un fluido a uno frio con diversos propósitos. Un ejemplo es el ahorro de energía a fin de disminuir los costos de operación; llevar un fluido una temperatura optima, ya sea para un procesamiento posterior o para alcanzar condiciones de seguridad necesarias en el lado de su transporte y/o almacenamiento. Para transferencia de calor existe una amplia variedad de quipos denominados intercambiadores de calor. Los cuales se pueden clasificar de acuerdo a diferentes criterios: tipo de contacto entre las corrientes fluidas, relación área de transferencia de calor a volumen ocupado, numero de fluidos involucrados, de acuerdo al servicio, tipo de construcción, entre otros. Por ende, existen diferentes tipos de intercambiador de calor y sus aplicaciones son variadas a nivel industrial. Entre los intercambiadores de calor más utilizados se encuentran los de tubo y coraza.

FUNDAMENTO TEORICO Existe una gran variedad de intercambiador de calor, los podemos encontrar en su forma más simple del tipo tubos concéntricos, de tipo serpentín para inmersión en un recipiente contenedor de un líquido, o bien de superficie extendida, intercambiadores de placas, o de tipo coraza y tubos, siendo los últimos los más comunes. El modo de operación está definido por el arreglo de las corrientes de fluido frio y fluido caliente que circulan en el mismo, asimismo, la eficiencia del intercambio de calor está determinada por el arreglo, por el fluido de las corrientes, y por las temperaturas de entrada de cada uno de los fluidos. Encontramos diferentes arreglos: arreglo a contra corriente y arreglo en paralelo.

Diferencias de los arreglos a contracorriente y a co-corriente:

El calor intercambiado o carga térmica es igual al calor cedido por el fluido caliente, o el absorbido por el fluido frio. Para calcular el calor cuando no hay cambio de pase usamos:

Q=W c Cp c ( T 1−T 2)=wf Cp f (t 1−t 2)

W c = gasto másico del fluido caliente w f = gasto másico del fluido frio

Cpc = calor especifico del fluido caliente Cp f = calor especifico del fluido frio

T 1 , T 2 = temperatura de entrada y salida del fluido caliente t1 , t2 = temperatura de entrada y salida del fluido frio Q= calor total intercambiado

Para el arreglo a contracorriente

T (¿ ¿1−t1 ) ln (T 2−t 2) ( T 1 −t2 ) −(T 2−t 1) ∆ T ml= ¿ Osara el arreglo a co-corriente

T (¿ ¿1−t1 ) ln (T 2−t 2) ( T 1 −t1 ) −(T 2−t 2) ∆ T ml= ¿ Coeficiente de transferencia de calor

q=−UA(∆ T ml ) Wilson propuso un método para calcular los coeficiente de película para valores condensados. Se basa en la resistencia total 1/UA que es igual a la suma de las resistencias individuales.

1

∑ R= UA =R c + R w+R d +R L Rc = resistencia del condensado Rw = resistencia de la pared

Rd = resistencia de la incrustación o suciedad R L=¿

resistencia del lado liquido

Coeficientes totales de transferencia de calor en el caso de tubos concéntricos

L

∑ R= h1 + km + h1 1

m

0

Donde la sumatoria de R es la resistencia total. Al sustituir 1/U por la sumatoria donde U se le llama coeficiente total de transferencia, obteniendo asi

Q=UA ∆ t

Q= calor transferido A= superficie exterior de la tubería

∆ t = diferencia de temperatura media logarítmica Usando una simplificación que la resistencia de la pared del tubo es despreciable, U se puede definir como:

1 1 1 + = A h0 U h1 i A h0 = coeficiente de transferencia de calor del tubo exterior

A i = superficie exterior del tubo inferior Haciendo un balance de calor y reordenando

1 UA = LMTD wc wc −1 WC Donde

LMTD=

∆ t 2−∆ t 1 ln

∆ t2 ∆ t1

Si relacionamos la ecuación de carga térmica con la del coeficiente tenemos

Q=mCp ( ∆ T ) =UA(LMTD)

MATERIAL Y EQUIPO   

TC-IC-001/Intercambiador de calor de coraza y tubos a pequeña escala. Generatoirs Alimentación de agua de red Drenaje

PROCEDIMIENTO

Verifique la alimentacion de las valvulas antes

Permita dejar que la torre alcance una condicion estable, lo que se logra en 20 min aprox

Registre los datos siguientes: Temperatura del aire a la entrada de la torre, Temperatura del aire a la salida de la torre, Flujo del agua, Flujo de aire

Alinear el suministro de agua hasta la entrada de la torre

Accione el arrancador del soplador centrifugo de aire y controle el flujo, hasta obtener el deseado

una vez terminada las corridas, apague la resistencia del calentador de agua

alimente agua al tanque y verifique que esta lleno

Enciende la resistencia del calentador electrico de agua

Apague el soplador centrifugo de aire

Deje el equipo limpio

Purgue la linea de alimentacion de agua para eliminar burbujas de aire

Alimente agua a la torre hasta que el rotámetro marque la lectura deseada

Espere a que la T disminuya hasta ambiente y suspende el suministro de agua

Descargue la torre...