Objeti Obj etivo vo:
Determinar el coeficiente global de Transferencia Transferencia de Calor (U) en un sistema de tanque agitado con serpentín integrado. Marco Teórico En las industrias, el proceso de transferencia de calor entre dos fluidos casi siempre se lleva a cabo en intercambiadores de calor, donde la transferencia de calor se efectúa por conveccin desde el fluido caliente a la pared o la superficie de los tubos, a trav!s de los tubos o placas por conduccin, " finalmente por convencin al fluido frío. Entre las aplicaciones #abituales de procesos químicos " biolgicos, se requiere el uso de recipientes agitados en operaciones discontinuas en las cuales se presenta un calent calentami amient ento o o enfri enfriami amient ento o del del react reactor or agitad agitado, o, manten mantenien iendo do una una tempe temperat ratura ura constante durante el periodo de reaccin, por lo que en la actualidad se utili$an dos tipos de sistemas de intercambio de calor, siendo estos% a) C#aquetas de enfriamiento o calentamiento. b) &erpentines de tubería. En tanques de agitados, uno de los sistemas m's utili$ados es el serpentín, el cu'l proporciona un 'rea de transferencia grande debido a sus vueltas " a un bao costo. Serpentines de tubería El serp serpen entí tín n de tubo tubos s prop propor orci cion ona a uno uno de los los medi medios os m's m's bara barato tos s de obte obtene ner r superficie para transferencia de calor. ara el dise*o de serpentines para transferencia de calor se debe determinar el 'rea de transmisin de calor necesaria para mantener el líquido contenido dentro del tanque a una temperatura constante o para aumentarla o disminuirla, en un tiempo determinado. +eneralm +eneralmente, ente, los serpenti serpentines nes se fabrican fabrican en gran variedad variedad de configur configuracio aciones nes " materiales partiendo de las aplicaciones " geometría del recipiente. &e constru"en doblando longitudes variables de tubería de cobre, acero o aleaciones, para darle forma de #!lices, o serpentines serpentines #elicoidales dobles en los que la entrada " salida est'n convenientemente convenientemente locali$adas lado a lado. ara un un tanque tanque agitado agitado la la fuer$a fuer$a impulso impulsora ra es T-, dado dado que la la tempera temperatura tura del del efluente es igual a la del tanque tanque perfectamente me$clado. me$clado. El c'lculo del calor puede calcularse mediante la siguiente ecuacin.
Q AU ∆ T ec .1 =
En donde 'rea de transferencia transferencia de calor calor U coeficiente de transferencia de calor ∆T
Tf/ Tc
ara determinar el coeficiente global de transferencia de calor de este sistema se puede reali$ar un balance de energía considerando que por el serpentín pasa una temperatura distinta de la que se encuentra en el líquido del tanque, obteniendo la ecuacin
UA Θ ( M C p )
=
ln
( ) t 1 T 1 −
t 2 T 1 −
ec . 2
Donde t- (0C) temperatura del fluido frio al tiempo cero T- (0C) temperatura de fluido caliente T1 (0C) temperatura del fluido frio a tiempo U (cal 2# m1 0C) Coeficiente +lobal de Transferencia de Calor (m1) 'rea de transferencia de calor 3 (g) 3asa de agua en el tanque Cp (cal 2 g 0C) Capacidad calorífica del agua # tiempo Procedimiento Experimental : &e revis que el tanque tuviese bien austado los tornillos " que estuviera conectado al ba*o de temperatura, posteriormente se verific que la v'lvula que permite el paso del fluo por el serpentín se encontrar' completamente cerrada para poner a calentar el agua del ba*o de temperatura a 45 0C. 3ientras el agua del ba*o se calentaba se agreg agua suficiente en el tanque, de manera que cuando se puso en agitacin el agua cubra el serpentín completamente, los termopares se colocaron en los lugares requeridos (uno en la entrada del fluido al serpentín, otro en la salida del mismo " uno m's en el tanque) " se verific que marcasen alguna lectura. Una ve$ rectificado lo anterior " #abiendo alcan$ado una temperatura adecuada en el ba*o de temperatura, se cerr la v'lvula que permite la recirculacin " se abri por completo la v'lvula que da paso al fluido #acia el serpentín. (6ig. -).
Fig. 1. Tanque agitador
&e reali$ el mismo procedimiento, pero con agitacin al lado contrario para observar el impacto que tiene en el intercambiador de calor.
Resultados y discusiones
Sentido de la transferencia de calor Corriente Contracorriente
Coeciente global [cal/h m2 °C] 1504409.!" 22#"52#.52!
&e observa que tuvo un valor alto de coeficiente global de transferencia de calor cuando teníamos un fluo a contracorriente, mientras que el valor del coeficiente global en fluo paralelo resulto menor en comparacin con el anterior. Esto lo podemos ustificar debido a que normalmente se puede transferir m's energía en un fluo a contracorriente puesto que, la temperatura de salida el agua fría puede acercarse a la ma"or temperatura del vapor.
BIBLIOGRAFIA
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