Instituto Politcnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniera Qumica e Industrias Extractivas

Laboratorio de Transferencia de Calor

Practica: Intercambiadores de Calor de Tubos Concntricos

Equipo: 4

Grupo: 2IM83

Alumna: Gonzlez Lpez Jennifer Alejandra

Practica: Intercambiadores de Calor de Tubos Concntricos

Marco Terico Los intercambiadores de calor son equipos que permiten transferir energa (calor) de un fluido a otro sin ponerlos en contacto directo, la transferencia se produce a travs de una pared slida que los separa. Un fluido transfiere calor por conveccin a una pared slida, el calor atraviesa esta por conduccin y por ltimo el otro fluido recibe la transferencia por conveccin. Los tipos ms usuales son: a.- intercambiadores de doble tubo. b.- intercambiadores de carcasa y tubos. c.- intercambiadores compactos.

Intercambiadores de doble tubo. Estn constituidos por dos tubos concntricos, un fluido circula por el tubo interior y el otro por el nulo que queda entre ambos tubos, la transferencia se realiza a travs de la pared del tubo interior.

Constructivamente estn constituidos por juegos de tubos concntricos, "tes" conectoras, cabezales de retorno y codos en U segn el esquema siguiente. Este esquema representa una "horquilla" Los intercambiadores de doble tubo estn constituidos por varias horquillas interconectadas para obtener el rea de transferencia.Bases del diseo:

Consideramos un tramo de doble tubo:

Supongamos que por el tubo interior circula un fluido 1., con temperatura de entrada T1-1 y de salida T1-2, que calienta al fluido 2 que circula por el nulo con temperatura de entrada T2-1 de salida T2-2 (estamos suponiendo ( ) T 1 > T 2 Existen dos posibilidades: i.- Los dos fluidos circulan en la misma direccin: flujo paralelo. En ese caso la variacin de temperaturas a lo largo del tramo ser:

ii.-Los dos fluidos circulan en direcciones contrarias: flujos contracorriente.

En ese caso la variacin de temperaturas a lo largo del tramo ser:

Procedimiento Experimental Verificar que todas las vlvulas del sistema estn cerradas. Abrir la vlvula de alimentacin general del agua. Alimentar el tanque de agua fra. Abrir las vlvulas desde la alimentacin de agua a la bomba y la de recirculacin de agua al tanque. Energetizar el tablero de control. Accionar el botn de la bomba. Abrir la vlvula de alimentacin de agua al intercambiador de calor. Abrir la vlvula de descarga de agua caliente al tanque de agua caliente. Abrir la vlvula de alimentacin de agua al rotmetro y fijar el gasto de operacin. Abrir la vlvula de alimentacin al enfriador del condensado. Abrir la lnea de vapor desde la descarga a vlvula general. Abrir la vlvula general de vapor al equipo. Abrir la vlvula de purga de vapor (purgar el equipo). Abrir la vlvula de alimentacin de vapor al intercambiador de calor. Abrir la vlvula de descarga de vapor al enfriador. Ajustar la vlvula reductora de presin a las condiciones de operacin del equipo (0.5 a 1.2 kg/cm2) observando la presionen el manmetro. Se opera el equipo hasta obtener rgimen permanente, registrando las temperaturas de los indicadores ubicados en el tablero de control hasta que permanezcan constantes. Tomar los datos experimentales de presin, temperaturas, gastos de agua y vapor en determinado tiempo. Cambiar las condiciones de operacin (se puede cambiar la presin de vapor o gasto de agua o ambos) se opera el equipo y se busca establecer el rgimen permanente. Se obtienen los nuevos datos experimentales. Para finalizar la operacin se cierra la vlvula de alimentacin del vapor. Se deja funcionando el intercambiador de calor hasta que se enfre (aprox. 3-5 min.) Se apaga la bomba y se cierra la vlvula del rotmetro. Se cierra la vlvula de alimentacin del agua. Se cierran todas las vlvulas que hayan sido ocupadas. Y se desenergenitiza el equipo del tablero de control.

Datos Experimentales

%R= 80 P=0.6 t=7.04 min. V=2020 mL.

Agua FraAgua CalienteEntrada VaporSalida VaporAgua Enfriamiento

T1T2T3T4T5

1264510510634

2264510610633

3264510610734

4264510610633

5264510610734

6274510610734

7274510610733

8274510610734

9274510610633

10274510510634

11274510510634

12274510510634

13274510610734

14274510710633

15274510510635

16274510610733

17274510610634

Prom.26.705945105.765106.41233.7059

Clculos1.- Calculo del gasto msico del aguaGma= 10.59 L/min. (0.8) = 8.472 L/min.Gma= 8.472 x = 508.32 = 2.- Clculo del calor Ganado o absorbido por el agua (Qa)

3.- Calculo del gasto msico del condensado.Vcond.= 2.020 m3 (1 kg/ m3) = 2.020 kg.T= 7.06 min.Gmcond= = x = 17.167 kg/h4.- Calculo del calor cedido por el vapor (Qv)(si la condensacin es isotrmica).Qv= Gmcond.x vv= 533.5 kcal/ h (dato)Qv=(17.167 kg/h)(533.3 kcal/h)=9158.67 kcal/h5.- Clculo de la presin absolutaPabs.= Pman + Patm.Pabs.=0.6 kg/cm2 + 0.79 kg/cm2 = 1.39 kg/cm26.- Clculo de la eficiencia trmica del equipo.

7.- Calculo de la media logartmica de la diferencia de temperatura.

Donde:

= 69.8645 C

8.- Calculo del rea de transferencia de calor.

9.-Calculo del coeficiente global de transferencia de calor experimental.

10.-Clculo de la temperatura media del fluido de trabajo (agua).

11.- Calculo de la velocidad del fluido de trabajo.

12.- Calculo del nmero de Re y Pr

13.-Clculo del coeficiente de pelcula interior y exterior.

=

14.-Calculo del dimetro medio.de=0.02134 mdi=0.0158 m

Por lo tanto el espesor e=o.0277m15.- Clculo del coeficiente global de trasferencia de calor terico.

16.- Calculo de la desviacin porcentual %D de los coeficientes

Tabla de resultadosPGmaGmvQaQv

Kg/cm2Kg/hKg/hKcal/hKcal/h

%n

UexphiheUteo%D

C