Practica 3. Tubos Aletados

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL <>

ESIQIE Ingeniera Q!"ica Petrolera La#oratorio de Trans$erencia de Calor

Practica %& “Tubos Aletados” Pro$esora& Ing. Integrantes& ' ' ' '

Onofre Meraz Omar Ordóñez Galindo Jaime Rodríguez Valencia Agustín Francisco Vs!uez Gómez Alfredo "nri!ue

(r!po& #$M%1 E)!ipo& % *orario& Matutino' Martes 1#&(()1%&(( Ciclo Escolar& Agosto)*iciem+re ,(1Feca de realización& "artes +, de Enero del %-+.

1

Feca de "ntrega& "artes %/ de Enero del %-+.

Índice $g. 1. Introducción………………………………………………………………………… …………………………………..#)/ 1.1 0ransferencia de alor222222. 2222222222222222222222222222..# 1., 34u5 es el alor6................................................................................................. ........# 1.# Mecanismos de transferencia de calor 22222222222222222....2222222.1.#.1 onducción 22.. 2222222222222222222222222222222 22..1.#., on7ección222. 2222222222222222222222222222222 222.% 1.#.# Radiación222.. 2222222222222222222222222222222 2222.% 1.- 0em8eratura222222222222222222222222222 222222222222229 1.% ondensación222222222222222222222222222 22222222222229 1.%.1 0i8os de condensadores. 22222222222222222222222222222: 1.%., Venta;as < *es7enta;as del ondensador =orizontal < Vertical2222222../ 1.%.# A8licaciones en la Industria22222222222222222222222222 2../ 2. Desarrollo Experimental………………………………………………………………………… ………………….. > ,.1 *iagramas de Flu;o2222222222222222222222222222222 22222.> ,., *iagramas de ?lo!ue222222222222222222222222222222 2222.1:

,

,.# 0a+la de *atos "@8erimentales222222222222222222.. 2222222222,% ,.0a+la de *atos adicionales222222222222222222222222222 2222.. ,.% ecuencia de alculo22222222222222222222222..................... ...........,9 ,.9 0a+la de Resultados2222222222222222222222................... .................#% #. Anlisis de Resultados 222222222222. 22222222222222222222222..#: 4. Conclusiones………………………………………………….……. ……………………………………………………! ". #iblio$ra%&a…………………………………………………………………………… …………………………………..41

1. Introducción 2. Desarrollo Experimental 2.1.

Diagramas de Flujo

#

2.2. 2.3.

Diagrama de bloques Tabla de Datos Experimentales

-

No.

LPM

1 2

7.5 10

2.4.

v aire

( ) m s

T eaire ( ° C )

6.9 13.2

22 22

T saire ( °C ) 25.6 29.7

T eagua ( ° C )

T sagua ( °C )

41 43

39 40

Tabla de Datos adicionales

Dato

Cantidad di =0.0525 m

Diámetro de salida de aire

M aire= 28.9 kg / kmol Masa molar del aire

P=585 mmHg

Presión Atmosférica

mmHg∗m R=62.364 kmol∗ K

onstante !ni"ersal de los #ases

Diámetro interior de la carcasa

D I =0.072 m

Diámetro e$terior del t!%o interior

d o= 0.04114 m

&!mero de aletas en !n solo t!%o

N b=24

Alt!ra de la aleta

b =0.01231 m

's(esor de la aleta

e =0.00139 m

)iscosidad del Aire

μa= 0.018 cP=0.0648

ond!cti"idad *érmica del Aire

k =0.055

2.5. Secuencia de alculo a+ alc!lar el #asto masa del aire.

%

3

kg m∗h

kcal lbft°F

( =

2

m 1= !a

m 2

(=

v a∗d i ∗ " 4

0.9067

kg m

3

)(

0.9129

)(

)

m ( 0.0525 m )2( 3.1416 ) h

475200

P∗ M aire = R∗TM$ 1

( 22 + 25.6 ) °C 2

( 22 + 29.7 ) °C 2

= 49.09 kg h

4

)

m ( 0.0525 m)2 (3.1416 ) h

(

=93.27 kg h

( 585 mmHg)

P∗ M aire !a # 25.85° C = = R∗TM$ 2

T M$ 2=

3

m

24840

4

!a # 23.8 ° C =

T M$ 1=

kg

(

28.9 3

kg kmol

)

)

mmHg∗ m 62.364 ( 296.95 K ) kmol∗ K

(585 mmHg )

(

(

28.9 3

kg kmol

)

)

mmHg∗m 62.364 (299 K ) kmol∗ K

=0.9129

=0.9067

kg 3

m

kg 3

m

=23.8 °C + 273.15=296.95 K

=25.85 ° C + 273.15= 299 K

%+ alc!lar el alor *ransferido.

%=m C&a ' T

(

kg kcal 0.24 ( 25.6 ° C −22 ° C )=42.41 kcal h kg°C h

(

kg kcal ( 29.7 ° C −22 ° C )=172.37 kcal 0.24 h kg°C h

%1=m C&a ' T = 49.09

%2=m C&a ' T = 93.27

C&a=0.24

)(

)

)(

)

kcal kg°C

c+ alc!lar del coeficiente #lo%al de transferencia de calor e$(erimental referido al área interna. ) A !na #asto de 7.5 lt.,min

9

' T M( =

( 'T a 1− 'T a 2 ) ( 19 −13.4 ) ° C = =16.04 °C ln

( ) ' T a 1

ln

' T a 2

( ) 19 13.4

' T a 1=( 41 −22 ) ° C =19 °C ' T a 2=( 39− 25.6 ) ° C =13.4 ° C $ T ) C )= di∗" ∗2∗ (=( 0.0525 m ) (3.1416 ) ( 2 ) ( 1.436 m )=0.4737 m 42.41

* exp=

)

2

kcal h

% kcal 5.58 = = 2 $T )C)∗' T M( 0.4737 m2∗16.04 ° C h m ° C A !na #asto de 10 lt.,min

' T M( =

( 'T a 1− 'T a 2 ) ( 24 −10.3 ) °C = =16.20 °C ln

( ) ' T a 1

ln

' T a 2

( ) 24 10.3

' T a 1=( 43 −22 ) °C =24 ° C ' T a 2=( 40 −29.7 ) °C =10.3 ° C $ T ) C )= di∗" ∗2∗ (=( 0.0525 m ) (3.1416 ) ( 2 ) ( 1.436 m )=0.4737 m 172.37

* exp=

2

kcal h

% kcal = =22.46 2 2 $T ) C )∗' T M( 0.4737 m ∗16.2 °C h m °C

d+ alc!lar el diámetro e-!i"alente

" ∗( D I − d o ) 2

aa =

4

2

− N b∗b∗e b=

( 3.1416 ) ( ( 0.072 m)2− ( 0.04114 m )2 ) 4

−24∗( 0.01231 m )∗( 0.00139 m )=0.002332

Ph= " ∗d 0+ N b∗( 2∗b −e b )= (3.1416 )∗( 0.04114 m )+ 24∗( 2∗( 0.01231 m )−( 0.00139 m ) )= 0.6867 m

De =

4∗a a

Ph

4∗(0.002332 m = 0.6867 m

2

)

=0.01358 m

:

e+ alc!lar el &mero de /enolds

ℜ= )

m∗ De μa∗ aa A 7.5 lt,min

ℜ=

)

(

(

49.09

) ∗( ∗ )

kg ∗(0.01358 m ) h

kg 0.0648 m h

= 4412.25

0.002332 m

2

)

A 10 lt,min

ℜ=

( (

93.27

) ∗( ∗ )

kg ∗( 0.01358 m ) h

kg 0.0648 m h

= 8383.5 2

0.002332 m

)

f+ alc!lar el coeficiente de (elc!la del aire referido al área del an!lo. 1/ 3 + f ∗k C&a∗ μ a h f = ∗ D e k

(

)

)

A 7.5 lt,min

+ f =16

(

kcal kcal kg 16∗0.055 0.24 ∗0.0648 lb ft° F kg°C m∗h h f = ∗ 0.01358 m kcal 0.055 lbft°F

)

)

1 3

=42.53

kcal 2

h m ° C

A 10 lt,min

+ f =32.5

(

kcal kcal kg 32.5∗ 0.055 0.24 ∗0.0648 lbft° F kg°C m∗h h f = ∗ 0.01358 m kcal 0.055 lbft°F

)

1/ 3

=86.40

kcal 2

h m °C

#+ alc!lar el coeficiente de (elc!la interno referido al área interna. ) Mediantes la #rafica 2. %tenemos -!e

/

h f i #23.8 ° C =200

h fi# 25.85° C =350 2.!.

kcal 2

h m ° C kcal 2

h m °C

Tabla de "esultados

3. Anlisis de !esultados ". Conclusiones %. #i$lio%ra&'a

>

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