8/11/2019 Practica de Transferencia-Condensador Vertical (1)
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INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICA E INDUSTRIASEXTRACTIVAS
ESIQIE
LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR
PRACTICA N 4CONDENSADOR HORIZONTAL
PROFESOR: ISMAEL MEDINA MONDRAGN
INTEGRAMNTES:
CISNEROS MUOZ ALEJANDRA
ENRIQUEZ OLIVARES ERICK
VALDEZ MANRIQUEZ NORMA MIRIAM
GRUPO: 2IM88
MIRCOLES 30/ABRIL/2014
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OBJETIVOS
En esta prctica se estudiara cuando un vapor hace contacto con una superficie
que se encuentra a una temperatura inferior a la temperatura de saturacin delvapor, el cual implica un cambio de fase. Se trabajara en los dos tipos deintercambiadores para ver en que intercambiador la condensacin puede formarsesobre la pared de un tubo.
Conocer y aprender a operar el equipo. Realizar un anlisis de acuerdo al comportamiento del equipo. Determinar el comportamiento del equipo tomando en cuenta el tipo de
condensacin. Determinar cul es la eficiencia trmica del intercambiador. Determinar el coeficiente global de transferencia de calor experimental y
terico para conocer el comportamiento del equipo.
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INTRODUCCIN
Los equipos llamados condensadores se emplean para hacer pasar un vapor ouna mezcla de vapores al estado lquido mediante la extraccin de calor.
Estos aparatos son muy utilizados en las operaciones de destilacin, evaporacin,refrigeracin y licuefaccin. Con frecuencia el calentamiento de muchos fluidos sehace mediante vapor de agua, que condensa al transferir su calor latente. Estosequipos no reciben el nombre de condensadores, ya que su principal funcin no esla de condensar, aunque en realidad se presenta en ellos el mismo fenmeno decondensacin al igual que en los condensadores tpicos.
Cuando el vapor contiene aire u otros gases incondensables, la emisin calorficadurante la condensacin se reduce. Esto ocurre porque en la superficie fra secondensa el vapor y el aire permanece all a menos que se lo drene, a medida quepasa el tiempo el aire se va acumulando cerca de la pared de los tubos yobstaculiza el movimiento del vapor hacia la pared.
Un condensador es un cambiador de calor latente que convierte el vapor de suestado gaseoso a su estado lquido, tambin conocido como fase de transicin.
El equipo de transferencia de calor es esencial usado en todas las industrias deproceso y el ingeniero debe estar familiarizado con los diferentes tipos de equiposempleados para esta operacin.
La condensacin por pelcula es susceptible al anlisis matemtico y los clculosde los condensadores comerciales se basan en este tipo de condensacin.
En la condensacin por pelcula los coeficientes de transferencia de calor son msbajos que en la condensacin por goteo, el espesor de la pelcula se ve afectadopor la velocidad, viscosidad, la densidad, el dimetro del tubo la textura de lasuperficie por la que se efecta la condensacin y sobre todo por la posicin delcondensador.
En la condensacin los equipos pueden ser colocados en forma horizontal overtical dependiendo de la aplicacin del condensado.Para poder definir la posicin de un condensador debe tomarse en cuenta lafacilidad de mantenimientos, el tipo de soportes estructurales y el costo queimplica, generalmente es ms costoso instalar un condensador de tipo vertical.La posicin del condensador afecta considerablemente el valor de los coeficientesde pelcula.
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Los factores que se deben considerar en la eleccin de un intercambiador de calorson:
Temperatura a la que se trabaja
Estado del fluido (vapor o lquido)
Presin a la que se someten los fluidos.
Prdidas de presin en los intercambiadores
Caudal del fluido
Accin corrosiva del fluido tratado
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Un condensador es un intercambiador
trmico, el cual se pretende que el fluido
que lo recorre cambie a fase liquida desde
su fase gaseosa mediante el
intercambiador de calor (cesin del calor
al exterior, que se pierde sin posibilidad
de aprovechamiento) con otro medio.
Qu es un condensador?
Condensadores
Tipos de condensadores
Los condensadores se pueden clasificar en
muchas formas diferentes. Una forma consiste
en basar la clasificacin en las direcciones a
donde se dirige la condensacin horizontal yvertical, cuando el condensado de vapor forma
una pelcula se habla de un condensador
vertical y cuando el condensado se hace por
goteo se habla de un condensador
Usos de un condensador
Cuando un vapor puro saturado entra en
contacto con una superficie fra tal como un
tubo se condensa y puede formar gotas en susuperficie y en lugar de cubrir el tubo se
desprenden de l, dejando el metal
descubierto en el cual se pueden tomar
nuevas gotitas de condensado.
Son diversos los usos que se le puedan
acreditar a cada uno de los tipos de
condensadores existentes, pero en general, los
condensadores son usados para recuperar un
producto que se encuentra en fase vapor.
Condensador por goteo
Un condensador es un cambiador de calor latente
que convierte el vapor de su estado gaseoso a su
estado lquido, tambin conocido como fase de
transicin. El propsito es condensar la salida (o
extractor) de vapor de la turbina de vapor para as
obtener mxima eficiencia e igualmente obtener el
vapor condensado en forma de agua pura de regreso
a la caldera.
Funcionamiento
Condensacin por pelcula
Condensadores
Durante la condensacin puede formarse
sobre la pared del tubo de la pelcula decondensado una pelcula, en la condensacin
por este tipo de coeficientes de trasferencia
de calor son ms bajos que por la de goteo, el
espesor de la pelcula se ve afectado por la
velocidad, viscosidad y textura de la superficie
por la que se efecta la condensacin y por la
o osicin del condensador.
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DIAGRAMA DE FLUJO
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CLCULOS
Tabla de datos experimentales
Lectura de las temperaturas en los termoparesTermopar 1 Termopar 2 Termopar 3 Termopar 4
34C 40C 98C 76C
Tabla de datos experimentalesLectura del rotmetro Pv (kg/cm ) Tv (C) Tc (C) Tagua Taguacaliente
80% 92 93 22 37100 97 24 44109 100 24 45
z condensado minutos 109 101 24 45
55 10 minutos 108 100 24 45
108 100 24 44108 100 24 44
Clculo del gasto volumtrico del aguaFormula: * *Sustitucin:
*
*
Resultado: Clculo del gasto masa del agua
Formula: Sustitucin:
*Resultado:
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Clculo del gasto volumtrico del condensadoFormula: *Sustitucin:
*Resultado: Clculo del gasto masa del condensado
Formula: Sustitucin:
*Resultado:
Clculo del calor ganado por el aguaFormula:
Sustitucin:
* * Resultado:
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Clculo de la presin absolutaFormula: () Sustitucin:
)Resultado: Tomando de tablas de vapor @ Pabs :
Clculo del calor ganado por el aguaFormula: *Sustitucin:
* *Resultado:
Clculo de la eficiencia trmica del equipoFormula: *Sustitucin:
Resultado:
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Clculo de Formula:
Sustitucin:
Resultado:
Clculo del rea de transferencia de calor
Formula: Sustitucin: Resultado:
Clculo del coeficiente global de transferencia de calor experimentalFormula: *Sustitucin:
Resultado:
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Clculo de la temperatura media del agua.
Frmula :
Sustitucin : Resultado : tm=34CPropiedades del agua @ tm :
Clculo de la velocidad de flujo del agua
Frmula : Sustitucin : Resultado :
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Clculo del coeficiente de pelcula interior.Frmula : Sustitucin:
* Resultado :
Clculo de temperatura de pelcula.
Frmula :
Sustitucin :
Resultado :
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Clculo del coeficiente de pelcula exterior.Frmula : Sustitucin :
Resultado: Clculo del coeficiente de transferencia de calor terico.
Frmula :
Sustitucin :
* * Resultado :
Clculo de desviacin porcentual.Frmula : Sustitucin :
Resultado :
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Tabla de resultadosGasto volumtrico del agua Gasto masa del agua
Gasto volumtrico del condensado Gasto masa del condensado Calor ganado por el agua Presin absoluta Calor cedido por el vapor
Eficiencia trmica del equipo
rea de transferencia de calor Coeficiente global de transferencia de calor experimental Temperatura media del agua tm=34CVelocidad del flujo del agua Coeficiente de pelcula inferior Temperatura de pelcula Coeficiente de temperatura exterior
Coeficiente global de transferencia de calor terico Desviacin porcentual
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OBSERVACIONES
Al realizar esta prctica se pudieron apreciar varios factores, los cuales se puedenconsiderar como influyentes en los resultados obtenidos en nuestraexperimentacin. La afectacin que se puede considerar de mayor relevancia es laperdida de vapor, pudindose observar dicha perdida a travs de la ventana por lacual se puede observar el fenmeno de condensacin de pelcula. Tambin es deimportancia comentar que el equipo no se centro, esto no afecta directamente losresultados del experimento pero si afecta la apreciacin del fenmeno decondensacin por goteo. Con lo anterior se puede apreciar que el condensadorhorizontal mostro menos eficiencia que el condensador vertical.
CONCLUSIONES
Se puede concluir que para decir cul de los dos equipos es mas eficiente sepuede determinar por tres mtodos; la primera forma de hacerlo es de maneravisual, basta nicamente con observar los fenmenos de condensacin y lacantidad de condensado que se obtiene dentro de los equipos; en este primermtodo se puede apreciar que el condensador vertical es ms eficiente ya que lacantidad de condensado que se apreciaba en el condensador era mucho enrelacin al condensador obtenido en el equipo horizontal. La segunda forma dedeterminar cul de los dos equipos es ms eficiente y es muy sencilla basta conmedir la altura del condensado; para el condensador vertical se registro una alturade 5 cm, como se observa el condensador vertical es ms eficiente con respectoal condensador horizontal. La tercer forma de verificar que el equipo es mseficiente, se puede hacer basndose en el clculo del coeficiente global detransferencia de calor tanto experimental como terico con los cuales se puedeobtener un porcentaje de desviacin porcentual y as poder determinar cual equipoes ms eficiente; como se puede apreciar en los resultados obtenidos en las dospracticas el porcentaje de desviacin es mayor en el condensador vertical, conesto nos vamos a un dato bibliogrfico que nos dice que el coeficiente global detransferencia de calor de un condensador vertical es de (400-1800 kcal/hm 2C).Con lo cual se refuerzan nuestros clculos. Por lo tanto podemos concluir que elcondensador vertical es ms eficiente respecto al condensador horizontal.
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BIBLIOGRAFA
1.- CALLEJA, G. y col. (1999) Introduccin a la Ingeniera Qumica. Sntesis.
2.- HOLMAN, J.P. (1998) Transferencia de Calor Mc Graw-Hill.3.- Tipos de condensadores. Consultado en:
http://books.google.com.mx/books?d=mAt-
AM64zfgCpg=PA88DG=condensacin+en+forma+de+gotahl=essa=Xei=Ndcnuoo-
CYyCrQGdk4G4Agved=0CC0Q6AEwAA#v=onepageq=condensacion%20en%20forma %20de%20gotaf=false
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