INSTITUTO POLITECNICO NACIONALESIQIE

ACADEMIA DE OPERACIONES UNITARIASLABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR

INTERCAMBIADOR DE CALOR DE TUBOS CONCNTRICOS

ALUMNO: DIAZ SORIANO JONATHANASESOR: HECTOR ZAMORANO GARCAGRUPO: 2IV29EQUIPO 3SECCIN A(16-18Hrs.)

Enero/27/2015

Objetivos* Determinar la eficiencia trmica del intercambiador de tubos concentricos por medio del calor que acepta el agua por parte del vapor* Conocer la estructura y el manejo del intercambiador y su obtencin de datos* Determinar el coeficiente global de transferencia de calor obtenido experimentalmente y el coeficiente obtenido con datos bibliogrficos IntroduccinEn los intercambiadores de calor, existen tipo que es el ms sencillo que fue con el que se oper en esta prctica, su uso y manejo es muy sencillo pero hubo un aspecto que influyo para que la eficiencia fuera baja, fue que no se cuid bien los parmetros del % del rotmetro y la presin, esta ltima no se modific quedo casi exacta a como se pidi, pero el rotmetro si tubo variaciones a consecuencia de descuido.

Marco TericoUn intercambiador de calor es un aparato que transfiere energa trmica desde un fluido a alta temperatura hacia un fluido a baja temperatura, con ambos fluidos movindose a travs del aparato.Los intercambiadores de calor tienen diferentes nombres segn el uso, como por ejemplo:* Los calentadores: Se usan primariamente para calentar fluidos de proceso y generalmente es utilizado vapor como fluido de calentamiento, para este fin.* Los enfriadores: se emplean para enfriar fluidos de proceso; el agua es utilizada como el medio enfriador principal.* Los condensadores: Son enfriadores cuyo principal propsito es eliminar calor latente para lograr la condensacin de un gas.* Los hervidores: Tienen el propsito de suplir los requerimientos de calor en los procesos de destilacin como calor latente.* Los evaporadores: Se emplean para la concentracin de soluciones por evaporacin de agua, si se evapora otro fluido adems de el agua, la unidad se llama vaporizador.Ventajas y desventajasVentajas.

* Diseo: Es muy fcil realizar sus partes estndar para un posterior montaje.* Montaje: Se puede ensamblar en cualquier taller de plomera.* Costos: Proporciona superficies de transferencia de calor a bajo costo.

Desventajas

* Transferencia: La principal desventaja es la pequea superficie de transferencia de calor contenida en una horquilla simple.* Fugas: Cuando se usa con un equipo de destilacin se requiere gran nmero de horquillas y en cada horquilla existe la posibilidad de fugas debido a las conexiones.* Espacio: Para los procesos industriales que requieren grandes superficies de transferencia de calo, se necesitan gran nmero de equipos, los que no se puedenacomodar en pequeos espacios. se recomienda el uso de tubos concntricos para superficies pequeas.* Mantenimiento: El tiempo y gastos requeridos para desmontarlos y realizar limpiezas son prohibitivos, comparados con otros tipos de equipos.

Posicin de los fluidos

La colocacin de los fluidos depende de varios factores, el ms importante es el de colocar el de fluido caliente en el tubo interior con el objetivo de que no halla prdidas de calor por conveccin al medio exterior (aire). Tambin hay otros factores que suprimen a este como por ejemplo que el fluido sea corrosivo o txico en caso de este se colocara este fluido en el tubo interior porque es preferible que se dae el tubo interior que el exterior para evitar prdidas de este fluido, adems si llegara haber un escape el medio ambiente no estara en peligro ya porque el fluido txico se encuentra en la tubera interior. La colocacin de los fluidos depende tambin de la cada de presin en los tubos, ya que la cada de presin de cada tubo debe ser menor a la presin disponible de cada uno.Distribucin de Temperatura en un intercambiador de tubos concntricos con flujos paralelos:

Distribucin de temperatura en un intercambiador de tubos concntricos a contraflujo

Diagrama de Flujo

Datos ExperimentalesEntrada de agua(C)Salida de Agua (C)Entrada de Vapor (C)Salida de condensado(C)

265011123

265111123

Presin de vaporGasto de aguaGasto de condensado

0.87.260.4356

0.77.260.4356

ClculosCorrida 1 a 1.- Gasto volumtrico del agua

2.- Gasto masa del agua

3.-Gasto volumtrico del condensado

4.- Gasto masa del vapor

5.- Calor aceptado por el agua

6.- Calor suministrado por el vapor

7.-Eficiencia trmica del equipo

8.- Temperatura media logartmica

9.- Coeficiente global de transmisin de calor experimental

10.- Velocidad del flujo del agua

11.- Temperatura de pelcula interior

12.- Nmero de Reynolds Interno

13.- Nmero de Prandtl Interno

14.- Coeficiente de pelcula interior

15.- Temperatura de pelcula interior

16.-Nmero de Reynolds externo

17.-Nmero de Prandtl externo

18.-Coeficiente de pelcula exterior

19.- Coeficiente global de transferencia de calor experimental

20.- Desviacin porcentual

ClculosCorrida 2 a 1.- Gasto volumtrico del agua

2.- Gasto masa del agua

3.-Gasto volumtrico del condensado

4.- Gasto masa del vapor

5.- Calor aceptado por el agua

6.- Calor suministrado por el vapor

7.-Eficiencia trmica del equipo

8.- Temperatura media logartmica

9.- Coeficiente global de transmisin de calor experimental

10.- Velocidad del flujo del agua

11.- Temperatura de pelcula interior

12.- Nmero de Reynolds Interno

13.- Nmero de Prandtl Interno

14.- Coeficiente de pelcula interior

15.- Temperatura de pelcula interior

16.-Nmero de Reynolds externo

17.-Nmero de Prandtl externo

18.-Coeficiente de pelcula exterior

19.- Coeficiente global de transferencia de calor experimental

20.- Desviacin porcentual

Tabla de Resultados

10414.265511385.919491.47

10848.193211410.694995.07

%D

1025.997762139.7139774.53552708.4229419.12.685353123.381225.055416.25

1053.011032139.7141134.48592722.0329419.12.685353123.381228.7306414.3

Anlisis de ResultadosDe acuerdo a la tabla de resultados y tomando en cuenta el principal parmetro que influye en estos se da a conocer la influencia de la presin manmetrica, con la cual se concluye que la eficiencia llega a ser inversamente proporcional al aumento de presin debido a que la energia de cambio de fase disminuye con una presin mayor, afectando con este, el calor suministrado por el vapor, por lo tanto aumenta el calor que acepta el agua aumentando discretamente la tamperatura. Con respecto a los porcentajes de desviacin obtenidos con la comparacin de los coeficientes globales de transferencia de calor, se nota una menor desviacin en los datos correspondientes a la presin de vapor menor a comparacin de la otra siendo una diferencia reducida, pero significativo, ya que los coeficientes de pelcula dependen de los datos de densidad, viscosidad, conductividad y la capacidad calorifica los cuales cambian en funcin de las temperaturas medias de las interfasesObservacionesAl poner las condiciones de operacin tanto a presin en kg/cm2 medida por el manmetro como el gasto volumtrico del agua en el rotmetro se tena que regular constantemente puesto que con el paso del tiempo variaban y eso contrajo errores debido a que lo estudiado en esta prctica es en rgimen permanente donde tanto la presin como el gasto volumtrico deben de ser lo ms constantes posible.A pesar de trabajar en rgimen permanente las temperaturas con las que se estaban trabajando variaban de 1 a 2 grados.

Bibliografa*Merle C. Potter, David C. Wiggert, Mecnica de Fludos; Tercera edicin; Editorial: Ciencias Ingenieras-Cengel. Yunus A, Transferencia de calorAnexos1.- Densidad del agua a diferentes temperaturas.

*Merle C. Potter, David C. Wiggert, Mecnica de Fludos; Tercera edicin; Editorial: Ciencias Ingenieras

2.- Viscosidad dinmica a diferentes temperaturas.

*Merle C. Potter, David C. Wiggert, Mecnica de Fludos; Tercera edicin; Editorial: Ciencias Ingenieras

3.- Calorespecficodelaguaentre0Cy100CTemp.CalorespecficoTemp.CalorespecficoTemp.Calorespecfico

kJkcalC KkgCkgkJkcalC KkgCkgkJkcalC KkgCkg

0(hielo)1,9600,46804,2171,00814,2131,00724,2101,00634,2071,00544,2051,00554,2021,00464,2001,00474,1981,00384,1961,00394,1941,002104,1921,002114,1911,002124,1891,001134,1881,001144,1871,001154,1861,000164,1851,000174,1841,000184,1831,000194,1821,000204,1821,000214,1810,999224,1810,999234,1800,999244,1800,999254,1800,999264,1790,999274,1790,999284,1790,999294,1790,999304,1780,999314,1780,999324,1780,999334,1780,999344,1780,999354,1780,999364,1780,999374,1780,999384,1780,999394,1790,999404,1790,999414,1790,999424,1790,999434,1790,999444,1790,999454,1800,999464,1800,999474,1800,999484,1800,999494,1810,999504,1810,999514,1810,999524,1821,000534,1821,000544,1821,000554,1831,000564,1831,000574,1831,000584,1841,000594,1841,000604,1851,000614,1851,000624,1861,000634,1861,000644,1871,001654,1871,001664,1881,001674,1881,001684,1891,001694,1891,001704,1901,001714,1901,001724,1911,002734,1921,002744,1921,002754,1931,002764,1941,002774,1941,002784,1951,003794,1961,003804,1961,003814,1971,003824,1981,003834,1991,004844,2001,004854,2001,004864,2011,004874,2021,004884,2031,005894,2041,005904,2051,005914,2061,005924,2071,005934,2081,006944,2091,006954,2101,006964,2111,006974,2121,007984,2131,007994,2141,0071004,2161,008100(gas)2,0800,497