I. -
OBJETIVOS: Conocer Conoc er y estudiar, estudiar, un intercam intercambiador biador de calor calor de doble tubo tubo y estudiar el fujo de calor rió y caliente sensible.
-
Cal alccul ular ar
exp xpe eri rim ment ntal alm ment nte e
el
Ui
(co coe eci cien entte
glob gl obal al
de
transerencia de calor interno). -
II.
Calcular experimentalmente el U i teórico.
FUNDAMENTO TE TEORICO:
II.1. II. 1. Int Interc ercam ambia biador dor de de caor caor de dobe dobe t!bo: t!bo: El intercambiador ms simple es intercambiador de doble tubo o de tubos conc!ntricos. Este se muestra en la gura "#., donde uno delos fuidos fuye en el interior interior de una tuber$a y el otro lo %ace en el espacio anular entre ambas tuber$as. &os fuidos deben circular en paralelo o en contracorriente. El intercambiador puede abricarse con un simple par de tubos adaptando las conexiones en los extremos, o con 'arios pares inte in terrco cone nect ctad ados os en se seri rie. e. Es Este te ti tipo po de in inte terrca camb mbia iado dorres es t til il principalmente para 'elocidades de fujo bajas. Figura - 01
dems cabe recalcar *ue undamentalmente estn compuestos por una serie de tubos conc!ntricos unidos unos a otros por medio de codos. +or el interior de los tubos circulas los fuidos, generalmente el
producto ocupa el espacio central mientras *ue el fuido t!rmico se coloca en el espacio anular *ue *ueda libre entre los dos tubos. &os tubos *ue se emplean en la abricación de estos cambiadores pueden ser rectos o corrugados, obteni!ndose con estos ltimos una mayor supercie de transerencia de calor y una mayor turbulencia en la circulación. Estos cambiadores pueden tambi!n construirse en un montaje multicanal en este caso se montan 'arios tubos coaxiales posicionados de orma correcta por medio de cabe-ales *ue adems permiten la recuperación de los dos fuidos
al nal de cada tramo. &os fuidos
circulan, generalmente en contracorriente, en los canales anulares alternados ormados por los tubos conc!ntricos. &os cabe-ales situados en los dos extremos de los tubos actan tanto de distribuidores como de colectores, suministrando un fuido a un conjunto de canales y recogiendo el otro fuido de otro conjunto. &a conguración corrugada de los tubos mantiene a los dos fuidos en un estado de turbulencia para conseguir la mayor eciencia en la transmisión de calor.
II.". #eneraidade$ $obre cambiadore$ de caor. &os cambiadores de calor son el ncleo central de un sistema de tratamiento t!rmico como la pasteri-ación, por lo *ue a continuación se exponen algunas de sus caracter$sticas mas importantes y los tipos mas utili-ados en la industria agroalimentaria.
II.".1. Circ!aci%n de o$ &!ido$. Existen dos opciones principales a la %ora de elegir la circulación de los fuidos en un intercambiador de calor los cuales son en paralelo y en contracorriente.
a. F!'o en contracorriente.
Como se 'e en la gura ", en este caso la entrada de los dos fuidos se producen por los dos extremos opuestos de cambiador de calor. /e esta orma el producto al entrar se encuentra con el fuido t!rmico *ue %a terminado su recorrido, y al salir se encuentra con el fuido t!rmico *ue acaba de entrar en el e*uipo.
Figura - 02
Saida
de
&!ido
caiente
entrada de fuido caliente Saida de &!ido (ri% El producto rió se encuentra, a su entrada al intercambiador, con el medio caleactor mas rió, y segn recorre el e*uipo se 'a encontrando con el fuido caleactor cada 'e- mas caliente. El producto se calienta manteniendo en cada punto una pe*ue0a dierencia de temperatura con el medio caleactor, como se muestra en la )ra*ca +1.
Grafica - 01
b. F!'o en ,araeo. El fujo en paralelo se produce cuando producto y fuido t!rmico son introducidos en el intercambiador por el mismo extremo, como se 'e en la gura +-. Figura - 03
En este caso el producto se encuentra a la entrada del e*uipo con el fuido t!rmico a la mxima temperatura, por lo *ue el salto t!rmico inicial se ira reduciendo %asta *ue sea m$nimo al otro extremo del e*uipo. En la graca " se puede apreciar como e'oluciona las temperaturas en este caso. Grafica - 02
.
En un proceso con fujo en paralelo es imposible conseguir un mayor calentamiento del producto *ue el *ue se obtenida si se me-clase $sicamente con el fuido caleactor. Esta limitación no existe cuando se utili-a un proceso en contracorriente, en le *ue el producto se puede calentar %asta una temperatura ligeramente inerior a la de entrada del fuido t!rmico.
III.
MATERIAES / METODOS:
III.1. Materiae$0 -
E*uipo intercambiador de tubos conc!ntricos.
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1ermocuplas.
-
Cronometro.
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+robetas.
III.". Mtodo$0 -
Encender el e*uipo intercambiador de tubos conc!ntricos en especial las resistencias *ue calentara el agua. Calentar %asta una temperatura entre 2"3224C y mantener estable las temperaturas.
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Conectar la entrada del agua r$a para reali-ar el respecti'o intercambio de calor posteriormente cuando las temperaturas sean estables medir los caudales de salida de los fuidos rió y caliente.
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Esperar *ue el sistema se estabilice para reali-ar las medidas de las temperaturas y posteriores clculos.
IV.
RESUTADOS / CACUOS:
IV.1. Re$!tado$0 5e procede como indica la parte anterior (m!todos), el cual reali-ando las medidas respecti'as nos dan los siguientes datos Cuadro - 01
Grafica - 03
Grafica - 4
V. -
COCUSIONES: 5e conoció y estudio, un intercambiador de calor de doble tubo y as$ mismo estudiar el fujo de calor rió y caliente sensible.
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5e calculo experimentalmente el U i (coeciente global de transerencia de calor interno).
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5e calculo experimentalmente el U i teórico.
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5e %allo la eciencia obtenida por el intercambiador de doble tubo *ue ue de 627.
VI. -
BIBIO#RAF2A:
8E9:;+&<5 C. =. >
+roceso
de
1ransporte
y
;peraciones
Unitarias?. Compa0$a editorial Continental, 5.. de @!xico #ABA. -
&. ;&:@9 D =. C&< F1G, #AHA >undamentos de la
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA QUÍMICA ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
TRANSFERENCIA DE CALOR AI -241
PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº ! TÍTULO "INTERCAMBIADOR DE CALOR DE DOBLE TUBO#
PROFESOR
$ I%&' SUARE( ACOSTA) P*+,
INTEGRANTES
$ YANCCE USCATA) C.,/*% R0. $ HEREDIA VILLALOBOS) D*3 *//
GRUPO
$ 5**0 1$ ./ 6 1$ 7/
FECHA DE EJECUCIÓN
$ 8 9 ! 9 21!
FECHA DE ENTREGA
$ 1! 9 ! 9 21!
