INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL tubos concentricos

7/23/2019 INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL tubos concentricos

1/23

INSTITUTO

POLITCNICO

NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA

QUMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

ACADEMIA DE OPERACIONES UNITARIAS

LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR

Practica #2: Tubosconcntricos

Profesor: Juan Infante Morales

Equipo 1:

Herrera Crdoba Sandra Gabriela

Lira Ramrez Aurora

Solano Garibay Jaier

Soto C!"ez #arla Jimena

$e%!a de entre&a: '( de o%tubre de )'*+


2/23

INDICE

P"&,

-b.etios //////////////////////////////,,,')

Mar%o teri%o /////////////////////////////')

0esarrollo de la 1r"%ti%a ////////////////////////,

Cuadro de datos e21erimentales ////////////////////,,

0esarrollo de %"l%ulos/////////////////////////,

Cuadro de resultados /////////////////////////,

-bsera%iones ////////////////////////////,

Con%lusiones /////////////////////////////

3iblio&rafa /////////////////////////////,,,


3/23

Objetivos:

0eterminar la efi%ien%ia t4rmi%a del e5ui1o, Analizar el %om1ortamiento del inter%ambiador de %alor a diferentes

%ondi%iones de o1era%in, A1render a o1erar el e5ui1o de tubos %on%4ntri%os, 0eterminar el %oefi%iente &lobal de transferen%ia de %alor e21erimental6

teri%o y realizar an"lisis %om1aratio,

TUBOS CONCNTRICOS O DOBLE TUBO

Clasifi%a%inLos inter%ambiadores de %alor 1ueden %lasifi%arse se&7n %omo sea:Intercambiadores de contacto directo:son a5uellos dis1ositios en los 5ue los fluidos sufren una mez%la fsi%a %om1leta,

Intercambiadores de contacto indirecto Alternativos:ambos fluidos re%orren un mismo es1a%io de forma alternada6 la mez%la entre losfluidos es des1re%iable,

De superficie:son e5ui1os en los 5ue la transferen%ia de %alor se realiza a tra4s de unasu1erfi%ie6 %ilndri%a o 1lana6 sin 1ermitir el %onta%to dire%to,

82isten dos ti1os de inter%ambiadores de %onta%to indire%to

los %ambiadores de flu.o 1aralelo 9inter%ambio l5uido l5uido;

los %ambiadores de flu.o %ruzado 9inter%ambio l5uido &as;

Clasificacin de los intercambiadores de calor de superficieLos inter%ambiadores de flu.os 1aralelos6 se utilizan &eneralmente 1ara elinter%ambio t4rmi%o l5uidol5uido6 mientras 5ue los de flu.os %ruzados se utilizan&eneralmente en el inter%ambio l5uido&as,


4/23

Intercambiadores de calor tubulares8l %ambiador indire%to m"s sim1le es el %ambiador de tubos %on%4ntri%os< %onstade dos tuberas %on%4ntri%as6 una en el interior de la otra6 %ir%ulando los dosfluidos 1or el es1a%io anular y 1or la tubera interior, Los flu.os 1ueden ser en elmismo sentido 9%orrientes 1aralelas; o en sentido %ontrario 9%ontra%orriente;,

Transmisin de calor por conduccinLa %ondu%%in es la forma en 5ue tiene lu&ar la transferen%ia de ener&a a es%alamole%ular, Cuando las mol4%ulas absorben ener&a t4rmi%a ibran sindes1lazarse6 aumentando la am1litud de la ibra%in %onforme aumenta el niel deener&a, 8sta ibra%in se transmite de unas mol4%ulas a otras sin 5ue ten&a lu&armoimiento al&uno de trasla%in, 8n la transmisin de %alor 1or %ondu%%in no !aymoimiento de materia, La %ondu%%in es el m4todo m"s !abitual de transmisinde %alor en 1ro%esos de %alentamiento=enfriamiento de materiales slidos o1a%os,Si e2iste una &radiente de tem1eratura en un %uer1o6 tendr" lu&ar una transmisinde %alor desde la zona de alta tem1eratura !a%ia la 5ue est" a tem1eratura m"sba.a, 8l flu.o de %alor ser" 1ro1or%ional al &radiente de tem1eratura,

Transmisin de calor por conveccinCuando un fluido %ir%ula alrededor de un slido6 1or e.em1lo 1or el interior de unatubera6 si e2iste una diferen%ia de tem1eratura entre ambos6 tiene lu&ar uninter%ambio de %alor entre ellos, 8sta transmisin de %alor se debe al me%anismode %one%%in, 8l %alentamiento y enfriamiento de &ases y l5uidos son lose.em1los m"s !abituales de transmisin de %alor 1or %one%%in, 0e1endiendo desi el flu.o del fluido es 1roo%ado artifi%ialmente o no6 se distin&uen dos ti1os:forzada y libre 9tambi4n llamadanatural ;,

La %one%%in forzada im1li%a el uso de al&7n medio me%"ni%o6 %omo una bombao un entilador6 1ara 1roo%ar el moimiento del fluido, Ambos me%anismos1ueden 1roo%ar un moimiento laminar o turbulento del fluido,

A %ontinua%in se indi%a el fun%ionamiento de un inter%ambiador de %alor de tubos%on%4ntri%os o doble tubo:


5/23

Los inter%ambiadores de %alor de tubos %on%4ntri%os o doble tubo son los m"ssen%illos 5ue e2isten, 8stan %onstituidos 1or dos tubos %on%4ntri%os de di"metros

diferentes, >no de los fluidos fluye 1or el interior del tubo de menor di"metro y elotro fluido fluye 1or el es1a%io anular entre los dos tubos,Hay dos 1osibles %onfi&ura%iones en %uanto a la dire%%in de los fluidos: a%ontra%orriente y en 1aralelo, A %ontra%orriente los dos fluidos entran 1or lose2tremos o1uestos y fluyen en sentidos o1uestos< en %ambio en 1aralelo entran1or el mismo e2tremo y fluyen en el mismo sentido, A %ontinua%in se 1ueden erdos im"&enes %on las dos 1osibles %onfi&ura%iones de los fluidos dentro de lostubos,

Los inter%ambiadores de %alor de tubos %on%4ntri%os o doble tubo 1ueden ser lisos

o aleteados, Se utilizan tubos aleteados %uando el %oefi%iente de transferen%ia de%alor de uno de los fluidos es mu%!o menor 5ue el otro, Como resultado el "reae2terior se am1lia6 siendo 4sta m"s &rande 5ue el "rea interior,


6/23

8l tubo %on aletas transersales re1resentado a %ontinua%in6 se utiliza %uando ladire%%in del fluido es 1er1endi%ular al tubo,

8n %ambio6 %uando la dire%%in del flu.o de los fluidos es 1aralela al e.e de lostubos6 el tubo es %on aletas lon&itudinales:

>na a1li%a%in de un inter%ambiador de doble tubo es el 5ue se utiliza 1ara enfriaro %alentar una solu%in de un tan5ue en%amisado y %on ser1entn 9Si se a1rieta albotn * de la ima&en se 1uede er en moimiento;:

8n este %aso 1or la %amisa entra a1or 9burbu.as ro.as en el dibu.o; 5ue !a%e

%alentar la solu%in, Por el ser1entn entra a&ua fra 9azul en el dibu.o; 5ue !a%eba.ar la tem1eratura del rea%tor y6 adem"s6 al ba.ar la tem1eratura6 se %ontrola larea%%in 5ue se 1rodu%e,


7/23

CLCULO INTERCAMBIADORES DE CALOR DETUBOS CONCNTRICOS

Hipt!sis "! c$cu$o

A %ontinua%in se e21li%ar"n las !i1tesis 5ue se utilizar"n en los modelosmatem"ti%os de los inter%ambiadores de %alor de tubos %on%4ntri%os o doble tubo:

* Se traba.a en r4&imen esta%ionario,) La tem1eratura es en fun%in de la lon&itud,? @8 %in4ti%a es a1ro2imadamente ' 9 Con di"metros de tubera i&uales6tendremos elo%idades i&uales todo el tiem1o;,

@8 1oten%ial es a1ro2imadamente ' 9 0a i&ual si el tubo se en%uentra !orizontalo erti%al;,+ La %alor 95; de radia%in es a1ro2imadamente de ' 9 Materiales no radiantes yfluidos no radiantes;,( Las 1ro1iedades fsi%as de los fluidos son %onstantes %on la tem1eratura,B Los %oefi%ientes de %one%%in 9!; no son en fun%in de la tem1eratura, Los %oefi%ientes &lobales de 1aso de %alor 9>; no son en fun%in de latem1eratura,D Se traba.a en %ondi%iones adiab"ti%as 9Eo !ay inter%ambio de %alor %on elentorno;,

%o"!$o &at!&tico con'(uracin acontracorri!nt!

La %onfi&ura%in de los dos fluidos seria tal y %omo se muestra a %ontinua%in:

Con su %orres1ondiente &r"fi%o de distribu%in de tem1eraturas:


8/23

Se 1lantean las ecuaciones de balance trmico1ara %ada fluido:

5 F * C1* 9*i*';

5 F ) C1) 9)' )i;

Si al&uno de los fluidos tiene un %ambio de fase:

5 F @H%ambio de fase

0onde 9%on unidades del Sistema Interna%ional 9SI;;:

5 F %alor 5ue se transmite de un fluido a otro 9J=s;

*F %audal m"si%o del fluido %aliente 9*; 9#&=s;

)F %audal m"si%o del fluido fro 9); 9#&=s;

C1*F %a1a%idad %alorfi%a del fluido %aliente 9*; 9J=#

C1)F %a1a%idad %alorfi%a del fluido fro 9); 9J=#

*iF tem1eratura ini%ial del fluido %aliente 9*; 9#;

*'F tem1eratura final del fluido %aliente 9*; 9#;

)i F tem1eratura ini%ial del fluido fro 9); 9#;

)'F tem1eratura final del fluido fro 9); 9#;

@H%ambio faseF ental1ia del fluido %on %ambio de fase 9J=#&;


9/23

0es1u4s se 1lantea la e%ua%in &eneral de 1aso de %alor:

5 F >'A'@lo& 9si a referen%iado a la 1arte e2terna del tubo de dentro;

5 F >iAi@lo& 9si a referen%iado a la 1arte interna del tub de dentro;

0onde @tlo& es

8n la ima&en si&uiente se 1uede er la se%%in de un doble tubo:

8l %oefi%iente &lobal de transmisin del %alor referido al "rea e2terna del tubointerior6 >o6 tiene la e21resin:


10/23

K el %oefi%iente referido al "rea interna:

Tabla de datos eperimentales


11/23

!ectura

del

"ot#metro

Pvapor Tvapor Tcond Tcond .fro

Tagua T aguacaliente

Zcond

$ Kg/cm C C C C C %m min

%& ',D ** **) ) ) + ),) B,+'& ', **) **' )+ )+ +) ,? *+

abla de resultados

P Gma Gmv Qa Qv %n TM ue xp hi he uteo %

Kg/ Kg /h Kg/h Kcal Kcal C Kcal

h m

2

! "

&() (?+,

)',+

&(* (?+,

)','

)

Procedimie!o de !"#o$ coc%!rico$


12/23

*, erifi%ar 5ue todas las "lulas est4n %erradas), Abrir la "lula de alimenta%in del a&ua?, Alimenta el tan5ue de a&ua fra

, Abrir las "lulas desde la alimenta%in del a&ua a la bomba y la dere%ir%ula%in de a&ua al tan5ue

+, 8ner&etizara el tablero de %ontrol(, A%%ionar el botn de la bomba


13/23

B, Abrir la "lula de alimenta%in de a&ua al inter%ambiador de %alor

, Abrir la "lula de des%ar&a de a&ua %aliente al tan5ue de a&ua %aliente


14/23

D, Abrir la "lula de alimenta%in de a&ua al rot"metro y fi.ar el &asto deo1era%in

*',Abrir la "lula de alimenta%in de a&ua al enfriador del %ondensado

**, Abrir la lnea de a1or desde la des%ar&a a "lula &eneral*),Abrir la "lula de 1ur&a de a1or 91ur&ar e5ui1o;*?,Abrir la "lula de alimenta%in de a1or al inter%ambiador de %alor*,Abrir la "lula de des%ar&a de a1or al enfriador*+,A.ustar la "lula de des%ar&a de a1or al enfriador


15/23

*(,A.ustar la "lula redu%tora de 1resin a las %ondi%iones de o1era%in dele5ui1o

*B,Se o1era el e5ui1o !asta obtener r4&imen 1ermanente6 re&istrando lastem1eraturas de los indi%adores ubi%ados en el tablero !asta 5ue sean%onstantes


16/23

*,omar los datos e21erimentales de 1resin6 tem1eraturas6 &astos de a&ua ya1or en determinado tiem1o

*D,Cambiar las %ondi%iones de o1era%in 91uede ser la 1resin de a1or o&asto de a&ua o ambos; se o1era de la misma forma

)',Se obtiene los nueos datos e21erimentales)*,Para finalizar la o1era%in se %ierra la "lula del rot"metro)),Se %ierra la "lula 5ue !ayan sido o%u1adas)?,K se desener&enitiza el tablero de %ontrol


17/23

0esarrollo de %"l%ulos

Para ('N

*, C"l%ulo dire%to del &asto olum4tri%o del a&ua

Gv=10.59 L

min

), C"l%ulo del &asto masa de a&ua

Gma=Gva #a

0nde:#=1000

Kg

m3

8nton%es

Gma=(10.59 L

min) 9

1000Kg

m3

90.001m

3

1L ; (

60min

1h )

Gma=635.4Kg

h

?, C"l%ulo del &asto olum4tri%o del %ondensado

Gvvc=$

4d i

2 Z

0nde di2=38.5 cm


18/23

cm

100

Gvvc=$

4(38.5 cm) (

2.2cm

7.5min)(

60min

1h )

(1m)

Gvvc=0.0205m

h

, C"l%ulo del &asto masa del %ondensado

Gmvc=Gvvc #a

Gmvc=(0.0205m

h )(1000

Kg

m3)

Gmvc=20.5Kg

h

Para B'N

*, C"l%ulo dire%to del &asto olum4tri%o del a&ua

Gv=10.59 L

min

), C"l%ulo del &asto masa de a&ua

Gma=Gva #a

0nde:#=1000

Kg

m3


19/23

8nton%es

Gma=(10.59 L

min) 9

1000Kg

m3

90.001m

3

1L ; (

60min

1h )

Gma=635.4Kg

h

?, C"l%ulo del &asto olum4tri%o del %ondensado

Gvvc=$

4d i

2 Z

0nde di2=38.5 cm

cm

100

Gvvc=$

4(38.5 cm)(

4.3 cm

15min)(

60min

1h )

(1m)

Gvvc=0.02002m

h

, C"l%ulo del &asto masa del %ondensado

Gmvc=Gvvc #a

Gmvc=(0.02002m

h )(1000

Kg

m3)


20/23

Gmvc=20.02Kg

h

C-ECL>SIOE

Se lo&r obtener los datos e21erimentales6 a tra4s de la %orre%ta o1era%in del

e5ui1o ad5uiriendo la informa%in teri%a ne%esaria 1ara 4ste, 0eterminando la

efi%ien%ia t4rmi%a del e5ui1o, A su ez tambi4n se obtuo el %oefi%iente &lobal de

la transferen%ia de %alor e21erimental6 el %oefi%iente &lobal de la transferen%ia de

%alor teri%o as realizando el an"lisis %om1aratio de 4stos, $inalmente se analiz

el %om1ortamiento del inter%ambio de %alor a diferentes %ondi%iones de o1era%in,


21/23

H8RR8RA COR0-A SAE0RA GA3RI8LA

Con%lusin

Se 1udo obserar 5ue %uando disminuye li&eramente el flu.o de a&ua6 tambi4n lo

!a%e el flu.o de %alor es de%ir aumenta la 14rdida de %alor6 de a! la im1ortan%ia

del r4&imen 1ermanente as %omo tambi4n disminuimos la 1resin de traba.o de

sistema6 de manera &eneral se 1uede de%ir 5ue el e5ui1o en %uanto a

transferen%ia de %alor es efi%iente6 dando siem1re un ade%uado mantenimiento

1ara eitar fu&as y %uidar sobre todo el aislamiento,

S-- CH8Q #ARLA JIM8EA

Con%lusion

La 1ra%ti%a fue de mu%!a im1ortan%ia aun5ue des&ra%iadamente el e5ui1o estaba

fuera de seri%io 1or lo tanto no se 1udo o1erar 1or lo 5ue %auso no 1oder %um1lir

%on uno de los ob.etios de la 1ra%ti%a muy im1ortante ya 5ue 1oder o1erar los

e5ui1os es fundamental en la %arrera , Por otra 1arte los %al%ulos realizados ba.o

datos 5ue fueron entr&ados 1or el 1rofesor se lo&ro %al%ulasr el flu.o de %alor y del

a&ua 6 el %oefi%iente &lobal de tranferen%ia de %alor tanto teori%o y e21erimental,

Se obsero %omo 1ueden ariar el resultado de los datos obtenidos al arias la1resion de a1or y del flu.o del a&ua,

Javier Solano Garibay


22/23

-3S8RACI-E8S

Eo se 1udo realizar ade%uadamente la 1r"%ti%a ya 5ue el e5ui1o estaba

fuera de seri%io, Se tuo 5ue !a%er 1asar flu.o de a&ua 1or las tuberas 1ara 1oder

lim1iarlas6 ya 5ue est"s est"n o2idadas 1or dentro y tienen residuos, 8l a&ua sala %olor %af4 en la zona de 1ur&ado del a1or, 8l a&ua del tan5ue numero * estaba su%ia, 8l e5ui1o estaba en mantenimiento, Al&unas "lulas de 1aso se en%ontraban %on fu&as mnimas,


23/23

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL tubos concentricos

Documents

Transcript of INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL tubos concentricos