LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTA FACULTAD D DE D E INGENIERÍA INGE NIERÍA MECÁNICA MEC ÁNICA PRÁCTICA N° 3 TÍTULO: INTERCAMBIADOR DE CALOR DE TUBOS CONCÉNTRICOS GRUPO N°: 15 INTEGRANTES:
Llive Caiza Jonathan David Valdivieso Godoy Adriana Elizabeth
FECHA DE REALIZACIÓN: 05-0-!01" FECHA DE ENTREGA: 15-0-!01"
I#
OB$ETI%OS: GENERAL Calcul cular el coefi oefici cien ente te glob lobal de tra transfe nsfere ren ncia cia de calor alor en un intercambiador intercambiador de transferencia de calor para flujo paralelo y contra flujo
II #
RESUMEN:
II I#
ABSTRACT:
I%# I%#
ELAB LABORA ORACIÓN CIÓN DEL CUA CUADRO DRO DE DAT DATOS: OS: FLU$O PARALELO
Q C =9.28
Q H =5.27
[ ] [ ] l min
l min
T&'(& 1# Datos obtenidos !lujo "aralelo I)+2&,'*&4.2 C&(*+)+ F2*. )*+,. /,* TENTRADA /° /°C TSALIDA /° /°C TENTRADA /° /°C TSALIDA /° /°C TENTRADA /° /°C TSALIDA/°C #
%$$&
$'
$(
$&
$)
$
*#
&'
*$
')
&*
&+
*
',
&*
*'
',
&*
&,
F+)+: "ropia
CONTRA FLU$O Q C =7.20
[ ] l min
Q H = 4.20
[ ] l min
T&'(& !# Datos obtenidos !lujo Cruzado I)+2&,'*&4.2 C&(*+)+ F2*. )*+,. /,* TENTRADA /°C TSALIDA /°C TENTRADA /°C TSALIDA /°C TENTRADA /°C TSALIDA /°C # $ *
'$ '$ '$
$+ &' &$
'& '% *#
'' '* ''
$* &, &+
F+)+: "ropia
%#
CÁLCULOS: &# F(6. 4+ &(.2 FLU$O PARALELO Q=AU
(T ln
H2
- TC2 ) - ( TH1 - T C1 )
T H2 - TC2 T H1 - TC1
W 2
Q=2∗π ∗0,019 m∗2 m∗ 412,69
( 4 3−14 )−( 37 −17 )
∗
m K
43 −14 ln 37 −17
[ ° C ]
Q=2386 , 69 [ W ]
CONTRAFLU$O Q=AU
(T ln
H1
- TC2 ) - ( TH2 - T C1 )
T H1 - TC2 T H2 - TC1
W 2
Q=2∗π ∗0,019 m∗2 m∗412,69
∗( 40−18 )−( 33−13 )
m K
Q =2067,66 [ W ]
'# COEFICIENTES CON%ECTI%OS F(6. P&2&(+(. C&(*+)+ "ropiedades a '$# -
2
40 −1 8 ln 33−13
[ ° C ]
$# &* &'
−
μ=577 x 10
[ ] N s
6
m
−3
K =640 x 10
2
[ ] W mK
P r= 3.77
ρ = 989.12
[ ] kg m
3
[ ] l min
∗0.001
=
4m ´ h
=
D
−6
577 x 10
D
∗989.12
60 [ s ]
4∗0.087
R e
[ min ]
μπD
D
R e
3
∗1
1[ l]
m ´ =Q ∗ ρ =5,27
R e
[m ]
=
[ ] kg s
[ ] N s m
2
∗π ∗2∗0,019 m
5052,07
N UD= 0.023∗ R e
D
4 5
∗ P r
N UD= 0.023∗5052,07
1 3
4
1
5
3
3.77
∗
N UD=32.86
h=
(
−
32.86∗640 x 10
3
[ ]) W m K
0.019 [ m ]
3
[ ] kg
3
m
=0.087
[ ] kg s
h =1106 . 86
[ ] W 2
m K
F(6. &2&(+(. 72*& "ropiedades a $%# −6
μ=108 x 10
[ ] N s 2
m
−3
K =598 x 10
[ ] W mK
P r= 7.56
ρ = 999
[ ] kg m
3
[ ] l min
∗0.001
D
=
∗999
μπD
=
108 x 10
D
[ min ]
4m ´ h
D
R e
∗1
60 [ s ]
−6
[ ]
kg s [ ¿ ]∗0,0254 [ m ] N s 1 π ( ) ∗ ∗ 2 1 [ ¿] m 4∗0.15
R e
3
1 [l]
m ´ =Q ∗ ρ =9,28
R e
[m ]
[ ]
=69621.58
N UD= 0.023∗ R e
D
4 5
∗ P r
1 3
N UD= 0.023∗69621,58
4 5
∗7.56
1 3
N UD=337.88
4
[ ] kg m
3
=0.15
[ ] kg s
h=
(
337.88∗598 x 10
−
3
[ ]) W m K
0.0254 [m ]
[ ] W
h =7954.81
2
m K
# COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR U F(6. P&2&(+(. 1
U
1
U
1
=
h 1 I
( ) D 1 I
+
1
h2 I
D 2 I
1
=
( )
1106.86∗
0.5 1.5
[
]
U = 352.6
W 2
m ° C
+
1 7954,81
P&2& C.)2&7(6. 1
U
1
U
1
=
( )
h 1 I
D 1 I
+
1
h2 I
D 2 I 1
=
( )
1003.7 ∗
U = 213.74
[
0.5
+
1 59.84
1.5
W 2
m ° C
]
D&).8 .')+*4.8 Tabla 4 :
Resultados Obtenidos Flujo Paralelo
!lujo masico
Calor
D e.terno D interno
#2&)*
$'($2+(%
&2)##
#2#+,
&$#+2(+*
&2)##
/e
f
0uselt
h
#2)##
*)$#2'%$
0A
(2$#+
$%%2(*%
#2)##
&(*('2)#% #2#$+ %#2&%, *)+#2+(#
F+)+: "ropia
5
1 $',2)#)
Tabla 5 :
Resultados Obtenidos Contra Flujo
!lujo masico
Calor
D e.terno D interno
#2&$#
3$##$2+,*
&2)##
#2#(%
'%*%2*',
&2)##
/e
f
0uselt
h
1
#2)##
'&$%2%,+
0A
)2*),
$(#2'%*
#2)##
&'&$#2+$' #2#$% ,*2#'* ',(#2##%
F+)+: "ropia
%I#
GRÁFICOS F(6. P&2&(+(. T e m p e r a t u r a v s T ie m p o F l u j o P a r a l e l o −1
0
1
2
3
4
5
45
45 S a l id a Entrada
40
40
35
35
30
30
Tem peratura [°C] 25
25
20
20 −1
0
1
2 T ie m p o [ m in ]
6
3
4
5
$#'2%#%
F*92& 1 !lujo "aralelo Caliente T e m p e r a t u r a v s T i e m p o F l u j o P a r a le l o −1
0
1
2
3
4
5
26
26 Salida Entrada
24
24
22
22
20
20
18
18
T e m p e r a t u r a [° C ] 16
16
14
14
12
12 −1
0
1
2
3
4
5
T ie m p o [m in ]
F*92& ! !lujo "aralelo !rio
C.)2& F(6. T e m p e r a t u r a v s T ie m p o C o n t r a F lu j o −1
0
1
2
3
4
5
42
42 S a l id a Entrada
40
40
38
38
36
36
34 T e m p e r a tu r a [ ° C ]
34
32
32
30
30 −1
0
1
2
3
T ie m p o [ m i n ]
F*92& 3 Contra !lujo Caliente
7
4
5
T e m p e r a t u r a v s T ie m p o C o n t r a F lu j o −1
0
1
2
3
4
5
25
25 T i e m p o Entrada
20
20
15
15
10
10
5 T e m p e r a t u ra [ ° C ]
5
0
0
−5
−5 −1
0
1
2
3
4
5
T ie m p o [ m i n ]
F*92& Contra !lujo !rio
%II#
ANÁLISIS DE RESULTADOS •
•
•
%III#
"ara todos los gr4ficos podemos observar como las curvas tienden a estabilizarse hasta alcanzar una temperatura adecuada sin embargo por la falta de toma de datos solo se ve una parte de ellas Los datos calculados muestra 5ue para flujo paralelo el coeficiente global de transferencia de calor es mayor 5ue en el contra flujo sin embargo se evidencia 5ue no es muy grande la diferencia aun5ue no se haya tomado la cantidad de datos deseados 6e puede evidenciar 5ue la variaci7n de temperatura de entrada y salida en flujo paralelo no es muy grandes las curvas tienen las mismas tendencias y no hay una gran variaci7n2 mientras 5ue en contraflujo la variaci7n es m4s grandes perdi8ndose as9 la tendencia de la curva
CONCLUSIONES ; RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES: LLI%E $ONATHAN 6e puede observar 5ue en flujo paralelo e.iste una mayor transferencia de calor 5ue en contraflujo analizado desde frio hacia caliente El intercambiador de tubos conc8ntricos en contraflujo tiene una mayor eficacia es decir es mejor ya 5ue las salidas de temperatura pueden ser mayores 5ue en flujo paralelo :eniendo en cuenta 5ue falto tomar datos para un mejor an4lisis se puede concluir 5ue hay 5ue tomar en cuenta factores como la longitud de la tuber9a adem4s de los coeficientes adimensionales para el an4lisis convectivo2 pero observando 5ue en caliente es mayor 5ue en frio
%ALDI%IESO ADRIANA 8
• • •
RECOMENDACIONES: LLI%E $ONATHAN Conectar de forma correcta el intercambiador de calor las tuber9as y dem4s para no tener un an4lisis err7neo de la pr4ctica :omar los datos adecuados y necesarios ya 5ue si no son suficientes se tendr4 un an4lisis incompleto del intercambiador de calor :ener en cuenta 5ue v4lvulas deben estar abiertas y cuales cerradas para flujo paralelo y contra flujo
%ALDI%IESO ADRIANA • • •
I<#
BIBLIOGRAFÍA 6antiesteban Cos2 / ;$##*< Estudio anal9tico de un tipo de modelo compartimental de intercambiadores de calor de tubos conc8ntricos Gonz4lez3=endizabal2 D ;$###< Gu9a de >ntercambiadores de Calor? :ipos Generales y Aplicaciones Universidad Simón Bolívar, Caracas >ncropera2 ! "2 @ Deitt2 D " ;&%%%< Fundamentos de transferencia de calor "earson Educaci7n
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ANE
9
10
