Informe Intercambiador de Calor Tubos Concentricos. Recuperado

U.P.T.C. Disciplinar. Facultad Seccional Duitama Escuela de Ingeniería Electromecánica

Área Transferencia de calor TERIC!S II

INFORME DE LABORATORIO 2 INTERCAMBIADORES DE CALOR DE TUBOS CONCENTRICOS

ROBINSON MAURICIO PEREZ MONTAÑEZ MONTAÑEZ (monitor) RAFAEL ANTONIO RAMIREZ MATIZ HELIO HERNANDO DAVILA DAVILA GOMEZ JUAN CARLOS TOBACIA MARTINEZ MARTINEZ ILLIAM AR!UIMEDES SANCHEZ RODRIGUEZ EIDER ALI LEON MORENO

INGENIERO ORLANDO DIAZ

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA " TECNOLOGICA DE COLOMBIA



FACULTAD FACULTAD SECCIONAL SEC CIONAL DUITAMA INGENIERIA ELECTROMECANICA #$%&

INTRODUCCIÓN En ' mor *rt+ ,+ '- in,.-tri- -+ ''+/n  01o *ro0+-o- ,+ trn-2+r+n0i ,+ 0'or3 ' 2orm m4- .-.' ,+ 50+r'o +- m+,int+ int+r0m1i,or+- ,+ 0'or +n 'o- 0.'+- 'o- 2'.i,oint+r0m1in 0'or  tr/6- ,+ '- -.*+r2i0i+- 7.+ 'o- -+*rn8 En +-t *r40ti0 ,+ '1ortorio -+ +-t.,ir +' *ro0+-o ,+ int+r0m1io ,+ 0'or +n .n int+r0m1i,or ,+ 0'or ,+ t.1o- 0on06ntri0o- 7.+ 0o-t ,+ ,o- +t*-9 +n ' *rim+r ,+ +''+' 2'.i,o 2r:o (0+it+ min+r') +- 0'+nt,o m+,int+ /*or ,+ ;.3 +n ' -+;.n, +t* +' 0+it+ +- r+2ri;+r,o *or m+,io ,+ ;.8

1. OBJETIVOS 1.1. OBJETIVOS GENERALES D+t+rminr +' 0o+2i0i+nt+ ,+ trn-2+r+n0i ,+ 0'or  ' MLDT *r +' int+r0m1i,or ,+ 0'or ,+ t.1o- 0on06ntri0o-8

1.2. 1.2. OBJE OBJETI TIVO VOS S ESPEC ESPECÍF ÍFIC ICOS OS.. •

E'1orr .n ;r42i0 ,+ t+m*+rt.r +n 2.n0i
•

R+'i=r +' 1'n0+ ,+ +n+r;: ,+' int+r0m1i,or3 tnto +n ' -+00i
•

D+t+rminr ' ,i2+r+n0i m+,i 'o;r:tmi0 ,+ t+m*+rt.r (MLDT) 0on-i,+rn,o ,oint+r0m1i,or+-> /*or?0+it+  ;.?0+it+8



•

D+t+rminr 'o- 0o+2i0i+nt+- ,+ *+':0.' *r 0, .no ,+ 'o- int+r0m1i,or+-8

•

D+t+rminr 'o- 0o+2i0i+nt+- ;'o1'+- ,+ trn-2+r+n0i ,+ 0'or *r 'o- ,oint+r0m1i,or+-8

•

C'0.'r +' 20tor ,+ -.0i+,, (R ,) 0om1in,o8

•

Com*rr 'o- 0o+2i0i+nt+- o1t+ni,o- 0on 'o- -.mini-tr,o- *or ' 'it+rt.r8

2. AUTOEXAMEN a. ¿En qué consiste un intercambiador de tubos concéntricos?

E- +' ti*o m4- -im*'+ ,+ int+r0m1i,or ,+ 0'or3 +-t4 0on-tit.i,o *or ,o- t.1o0on06ntri0o- ,+ ,i4m+tro- ,i2+r+nt+-3 tm1i6n +- ''m,o int+r0m1i,or ,+ 0'or ,+ ,o1'+ t.1o8 En +-t+ ti*o ,+ int+r0m1i,or .no ,+ 'o- 2'.i,o- 2'.+ *or +' t.1o ,+ m+nor ,i4m+tro  +' otro 2'.i,o 2'.+ *or +' +-*0io n.'r +ntr+ 'o- ,o- t.1o-8 E' int+r0m1i,or ,+ 0'or ,+ t.1o- 0on06ntri0o- ti+n+ ,o- *o-i1'+- 0on2i;.r0ion+- +n 0.nto  ' ,ir+00i F'.@o *r'+'o> +n ' 0on2i;.r0i +n ' 0on2i;.r0i
Pr +' +-t.,io  n4'i-i- ,+ .n int+r0m1i,or ,+ 0'or ,+1+n t+n+r-+ +n 0.+nt 0on0+*to- im*ortnt+- ,+ trn-2+r+n0i ,+ 0'or 0omo 'o -on +' 0o+2i0i+nt+ ,+ trn-2+r+n0i ,+ 0'or tot'3 +' 20tor ,+ in0r.-t0i +' mt+ri' ,+ 'o- t.1o-3 'o- ,i4m+tro- ,+ 'o- t.1o-3 ' 'on;it., ,+ 'o- t.1o-3 +' +-*+-or ,+ 'ot.1o-  ' -.0i+,, ,+ 'o- 2'.i,o-  -.- *ro*i+,,+-8



c. ¿A qué se deben las pérdidas de energía en el intercambiador?, describa cada una de ellas y explique el porqué de su existencia. Perdidas de calor.

E-to -+ *.+,+ ,+1+r  *6r,i,- ,+ 0'or +n ' -.*+r2i0i+ +t+rior ,+' int+r0m1i,or ,+ 0'or 7.+ .n7.+ +-t+ *+r2+0tm+nt+ i-',o *.+,+n o0.rrir *+r,i,- m:nim- ,+ 0'or 50i +' m+,io 0ir0.n,nt+8 M' i-'mi+nto S+ ,+1+ t+n+r +n 0.+nt .n 1.+n i-'mi+nto *r 'o- int+r0m1i,or+- ,+ 0'or ,+1i,o  7.+ -i no -+ :-'n 'o- +7.i*o- -+ *r+-+ntn *6r,i,- ,+ 0'or *or 0on,.00i
E- n+0+-rio ,+2inir ' LMTD  7.+ ' ,i2+r+n0i ,+ t+m*+rt.r +ntr+ 'o- 2'.i,o0'i+nt+  2rio /ri  'o 'r;o ,+' int+r0m1i,or ,+ 0'or  r+-.'t 0on/+ni+nt+ t+n+r .n ,i2+r+n0i ,+ t+m*+rt.r m+,i Tm Pr .-r-+ +n ' r+'0i
´ =U A s ΔT m Q



L t+m*+rt.r ,+' 2'.i,o 0'i+nt+ ,+0r+0+  ' ,+' 2rio .m+nt  'o 'r;o ,+ ,i05o int+r0m1i,or3 *+ro ' t+m*+rt.r ,+' 2'.i,o 2rio n.n0 *.+,+ -o1r+*-r ' ,+' 0'i+nt+3 -in im*ortr 0.n 'r;o -+ ,i05o int+r0m1i,or3 *or t' r=
ΔT 1 − ΔT 2 ΔT 1 ¿( ) ΔT 2

!.+ +- ' 2orm *ro*i, ,+ ' ,i2+r+n0i ,+ t+m*+rt.r *rom+,io 7.+ ,+1+ .-r-+ +n +' n4'i-i- ,+ 'o- int+r0m1i,or+- ,+ 0'or8 En +-t+ 0-o3 T %  T# r+*r+-+ntn ' ,i2+r+n0i ,+ t+m*+rt.r +ntr+ 'o- ,o- 2'.i,o- +n m1o- +tr+mo- (,+ +ntr,  ,+ -'i,) ,+' int+r0m1i,or8 e. ¿Para qué se emplean las trampas de !apor?

L- trm*- ,+ /*or -on .n ti*o ,+ /4'/.' .tom4ti0 7.+ 2i'tr +' 0on,+n-,o (+- ,+0ir /*or 0on,+n-,o)  ;-+- no 0on,+n-1'+- 0omo 'o +- +' ir+ +-to -in ,+@r +-0*r ' /*or8 E' /*or +- r+;.'rm+nt+ .-,o *r 0'+ntmi+nto3 +n n.+-tro 0-o +-t+ /*or 2.+ n+0+-rio *r *o,+r 0'+ntr +' 2'.i,o 2rio 7.+ +ntr1 +n +' int+r0m1i,or +n +-t+ 0-o 2.+ (0+it+ min+r')8 E' /*or -+ 2orm 0.n,o +' ;. +- +/*or, *r 2ormr .n ;-8 Pr 7.+ +' *ro0+-o ,+ +/*or0i
3. MATERIALES Y EQUIPOS 3.1.

Int!"#$%&#'(! ' t)%(* "(n"+nt!&"(* ' "&n"( t)%(* Mt+ri' ,+ 0on-tr.00i T.1+r: ,+ 0o1r+ ti*o K3 -.- 0r0t+r:-ti0- -+ m.+-trn 



0ontin.0i Tabla 1. Características de la tubería de cobre.

D&,$t!( D&,$t!( E0t!&(! N($&n#1

D&,$t!( E*-*(! P#!'

&nt!&(!

L(n&t)' P*( P!*&/n

T)%( in

in

mm

In

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F;Em

'1E 2t#

T.1o int+rior T.1o +t+rior

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$3 & #&8#L

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L#&

Lon;it., ,+ 0, t.1o %  %8& m Lon;it., t.1o- # ' &  %8 m

Figura 1.Diagrama del Intercambiador de calor de tubos concéntricos de la U.P.T.C Duitama.



Figura 2. Tablero indicador de temperatura. Primera medición a proceso estable a 3P!I.

Figura 3. Intercambiador de calor de tubos concéntricos

INDICACION DE CADA TEMPERATURA T%> T+m*+rt.r ,+ +ntr, ,+ 0+it+ +n +' t.1o No8%8 T#8 T+m*+rt.r ,+' 0+it+ +n ' -'i, ,+' t.1o %  ' +ntr, ,+' t.1o #8 T> T+m*+rt.r ,+' 0+it+ +n ' -'i, ,+' t.1o #  ' +ntr, ,+' t.1o 8 T> T+m*+rt.r ,+' 0+it+ +n ' -'i, ,+' t.1o   ' +ntr, ,+' t.1o 8 T&> T+m*+rt.r ,+' 0+it+ +n ' -'i, ,+' t.1o   ' +ntr, ,+' t.1o &8 T> T+m*+rt.r ,+' 0+it+ +n ' -'i, ,+' -i-t+m8 T> T+m*+rt.r ,+' ;.  ' +ntr, ,+' t.1o &8 T> T+m*+rt.r ,+' ;.  ' -'i, ,+' t.1o &  ' +ntr, ,+' t.1o 8 T> T+m*+rt.r ,+' ;.  ' -'i, ,+' t.1o   ' +ntr, ,+' t.1o 8 T%$> T+m*+rt.r ,+' ;. ' -'i, ,+' t.1o   ' +ntr, ,+' t.1o #8



T%%> T+m*+rt.r ,+' ;.  ' -'i, ,+' t.1o #8 T%#> T+m*+rt.r ,+' /*or  ' +ntr, ,+' t.1o %8 T%> T+m*+rt.r ,+' /*or  ' -'i, ,+' t.1o %8 M%> Mn In,i0 ' *r+-i
. DATOS A OBTENER L tom ,+ m+,i0ion+- -+ r+'i=< .1i0n,o +' t1'+ro ,+ t+m*+rt.r +n 0+ro  0.n,o ' *r+-i
ACEITE Tiempo (minut T1 os) ! 31 1 32 2 33 3 33 4 35 5 36

T2

T3

T4

71 71 71 72 72 72

54 55 56 55 56 56

41 42 43 44 45 46

6 37 72 7 38 73 An"lisis de los datos

57 57

47 47

AGUA TEMPERATUTA (°C) T5 T6 T7 T8 T T1 ! 32 28 ! 12 11 1! 33 3! ! 12 11 1! 34 31 ! 12 11 1! 37 31 ! 12 11 11 37 32 ! 12 11 11 38 32 ! 12 11 11 3 33 ! 12 12 11 3 34 ! 12 12 11

T1 T1 T1 1 2 3 " 8 8 " 7 8 " 7 7 " 7 7 " 7 7 " 7 7 " "

7 7

7 7

Si 0on-+r/mo- 0, .n ,+ '- t+m*+rt.r- 0on +' *-o ,+' ti+m*o -+ *.+,+ 0on0'.ir 7.+> T%3 T3 T&3 T / .m+nt,o *ro;r+-i/m+nt+ 0on .n *roim,o ,+ %C 0, min.to8 T#  T / .m+nt,o 5-t .n /'or ,+ %  C  &  &C r+-*+0ti/m+nt+8 T  T *+rmn+0+ 0on-tnt+ to,o +' ti+m*o8 T " T%$ *+rmn+0+n 0on-tnt+- *or .n ti+m*o *+ro '.+;o -.1+n .n m4imo ,+ %C8 T %% no 2.n0ion  7.+ -+ +n0.+ntr ,+-0on+0t,o  no +-t./o ,i-*oni1'+ +n ' tom ,+ ,to-3 *+ro +- .n /'or 7.+ r+'0ion,o  '- t+m*+rt.r- ,+   %$ +- ,+0ir 'o- mi-mo%& C3 0on0'.+n,o 7.+ -in im*ortr 0.nto -+ 0'i+nt+n '- *rim+r-3 '- .'tim- /n 



*+rmn+0+r  .n t+m*+rt.r +-t1'+  r+'ti/m+nt+ 0ontin.8 T %# " T % +n to,- '- m+,i,- no- ,n +n rn;o ,+    C

. CARACTERISTICAS A OBTENER %) H; .n 1'n0+ ,+ +n+r;: ,+' int+r0m1i,or *r ' -+00i
Sección de calentamiento Et#-# ' "#nt#$&nt(4 +n ' *rim+r +t* +' 2'.i,o 2rio (0+it+ min+r' 1'n0o) +n n.+-tro 0-o no- 1-mo- 0on '- t1'- ,+ *ro*i+,,+- ,+ 0+it+ *r motor (no .-,o)Q +- 0'+nt,o +n +' t.1o nm+ro .no9 0omo m+,io ,+ 0'+ntmi+nto 'o,i-+,or+- ,+' int+r0m1i,or .ti'i=ron /*or ,+ ;.  ,o*tron .n 0o+2i0i+nt+ ,+ *+':0.' ,+ %$$$ Bt.5r2t #F8

´ V = ´Q AC + ´Q P ec : 1 Q D

´ V = ´mv ( hs −he ) Q

F'.@o ,+ 0'or +ntr+;,o *or +' /*or ()

´ AC =m´ AC C p ( T s−T e ) Q

F'.@o ,+ 0'or tom,o *or +' 0+it+ (J;)

+0> # +0> 

´ P =QV −Q AC F'.@o ,+ 0'or *+r,i,o () Q Ini0imo- 0'0.'n,o +' 2'.@o ,+ 0'or ;n,o *or +' 0+it+ +n ' +t* ,+ 0'+ntmi+nto Q AC =m ´ AC C p ( T s−T e ) ec : 4

PROPIEDADES DEL ACEITE A UNA TEMPERATURA 

°C

FLUIDO FRIO4 #"&t $&n!# %#n"(. C.,'> !2  GPM #8$ 2t5r T+m*+rt.r ,+' 2'.i,o 2rio  ' +ntr,> T%C %$$8 ° F T+m*+rt.r ,+' 2'.i,o 2rio  ' -'i,> T#C %8 ° F T+m*+rt.r *rom+,io ,+' 2'.i,o 2rio> Tm&C & ° F Vi-0o-i,, 0in+m4ti0> / 2 8%%$? m#-



D+n-i,,> #2 8#% K;m Vi-0o-i,, ,in4mi0> "2 $8# K;m8C'or +-*+0i2i0o  *r+-i C *2  %8& K@K;8K Con,.0ti/i,, t6rmi0> K 2  $8% m8K #ota$ todos estos datos de propiedades del aceite fueron obtenidos e interpolando de la tabla A%&' del libro (transferencia de calor y masa%fundamentos y aplicaciones) *+#+ A.-E#E/.

FLUIDO CALIENTE4 5#-(! ' #)# *#t)!#'#. D.rnt+ ' +t* ,+ 0'+ntmi+nto -+ *ro,.0+ .n 0on,+n-0i
Figura #. $ra%ica de temperaturas de entrada " salida. &tapa de calentamiento.

PROPIEDADES DEL VAPOR DE AGUA A UNA TEMPERATURA 

° C

Pr+-i $ *-i T+m*+rt.r ,+ -t.r0i T- C T+m*+rt.r ,+ +ntr, ,+' /*or> T%# C T+m*+rt.r ,+ -'i, ,+' /*or> T% C T+m*+rt.r *rom+,io ,+' 2'.i,o 0'i+nt+> Tm0TEnt'*i ,+ /*ori=0i 52;##8 @K; D+n-i,,> #0 $8&# K;m C'or +-*+0i2i0o  *r+-i 0 *0#$%8 JK;8K Vi-0o-i,, ,in4mi0>  0 %8#%%$?& K;m8Con,.0ti/i,, t6rmi0> 0 $8$#& m8K #ota$ todos estos datos de propiedades del !apor de agua fueron obtenidos e interpolando de la tabla A%0 del libro (transferencia de calor y masa%fundamentos y aplicaciones) *+#+ A.-E#E/.



-A/-+/A12 E/ 3/+42 1A5-2$

m ´ AC = ρq ec : 5

Don,+ 7 -+r4 +' 0.,' ,+' 0+it+

C.,' ,+' 0+it+ 3 galones − 4 m q =4 =2.52 x 10 min s −4 m

q =2.52 x 10

3

s

F'.@o m4-i0o ,+ ' +0> & 3 ´m AC = 877.21 kg3 2.52 x 10−4 m s m

)(

(

) m ´ AC =0,2211

kg s

CALCULAMOS EL FLUJO DE CALOR GANADO POR EL ACEITE DE LA EC> 

´ AC C p ( T 2−T 1 ) Q AC =m Q ACEITE=( 0,2211 Q AC =15.137

kg kJ )( 1.956 )( 73−38 ° c ) s kg°c

kJ =15.137 ! s

CALCULAMOS EL FLUJO MSICO DE EC> # Q AC =Q V =15.137 !

´ V = m

QV h"g


h "g =2264.8


J kg

J # kg m ´ V = =6.684 x 10−3 J s 2264.8 kg 15.137

SECCIÓN ENFRIAMIENTO Etapa de enfriamiento. En ' -+;.n, +t* +' 0+it+ min+r' -+ +n2r: m+,int+ ;.  t+m*+rt.r m1i+nt+ +n 'o- t.1o- # ' &8 E' 0+it+ min+r' 0ir0.' ,+ntro ,+' t.1o int+rior  'o 'r;o ,+' int+r0m1i,or3 +' 0.,' ,+ 0+it+ -+ mnti+n+ 0on-tnt+ tnto +n ' +t* ,+ 0'+ntmi+nto 0omo +n ' +t* ,+ +n2rimi+nto8

´ AC =Q´ a + Q´ P ec : 6 Q D

´ AC =m´ AC C p ( T s−T e ) Q

´ A =m ´ A C p (T s−T e ) Q

F'.@o ,+ 0'or +ntr+;,o *or +' 0+it+ () F'.@o ,+ 0'or tom,o *or +' 0+it+

()

+0>  +0> 

´ P =QV −Q AC F'.@o ,+ 0'or *+r,i,o () Q Ini0imo- 0'0.'n,o +' 2'.@o ,+ 0'or ;n,o *or +' 0+it+ +n ' +t* ,+ 0'+ntmi+nto Q AC =m ´ AC C p ( T s−T e ) ec : 4

Figura '. (ariación de las temperaturas de los %luidos en la etapa de en%riamiento.



PROPIEDADES DEL ACEITE A UNA TEMPERATURA 

°C

FLUIDO CALIENTE4 #"&t $&n!# %#n"(. Cir0.' ,+ntro ,+' t.1o int+rior +n 'o- t.1o# ' &  '.+;o r+;r+- ' ,+*<-ito ,+ 0+it+8 C.,'> !0 GPM #8$ 2t5r T+m*+rt.r ,+' 2'.i,o 0'i+nt+  ' +ntr,> T#C %8 ° F T+m*+rt.r ,+' 2'.i,o 0'i+nt+  ' -'i,> T &C 

134.6 ° F

T+m*+rt.r *rom+,io ,+' 2'.i,o 0'i+nt+> Tm%C $8 ° F Vi-0o-i,, 0in+m4ti0> / 0&8%$?& m#D+n-i,,> #0 &8%& K;m Vi-0o-i,, ,in4mi0> "0$8$K;m8C'or +-*+0i2i0o  *r+-i C *0 #8%$# K@K;8K Con,.0ti/i,, t6rmi0> K 0 $8% m8K #ota$ todos estos datos de propiedades del aceite fueron obtenidos e interpolando de la tabla A%&' del libro (transferencia de calor y masa%fundamentos y aplicaciones) *+#+ A.-E#E/.

F)&'( 6!&(4 #)# # t$-!#t)!# #$%&nt. PROPIEDADES DEL AGUA A UNA TEMPERATURA  °C T+m*+rt.r ,+' 2'.i,o 2rio  ' +ntr,> T C T+m*+rt.r ,+' 2'.i,o 2rio  ' -'i,> T %#C T+m*+rt.r *rom+,io ,+' 2'.i,o 2rio> Tm0%$8& D+n-i,,> #2 8 K;m C'or +-*+0i2i0o  *r+-i 0 *2  %8# JK;8K Ent'*i ,+ /*ori=0i 52;#$8 @K; Vi-0o-i,, ,in4mi0>  2  %8%$? K;m8Con,.0ti/i,, t6rmi0> 2 $8&# m8K #ota$ todos estos datos de propiedades del agua fueron obtenidos e interpolando de la tabla A%0 del libro (transferencia de calor y masa%fundamentos y aplicaciones) *+#+ A.-E#E/.

CALCULAMOS EL FLUJO MASICO> m ´ AC = ρ∗q ec : 5

C.,' ,+' 0+it+

Don,+ 7 -+r4 +' 0.,' ,+' 0+it+



3

galones q =4 =2.52 x 10−4 m min s −4 m

q =2.52 x 10

3

s

F'.@o m4-i0o ,+ ' +0> &

(

)(

)

´ AC = 856.165 kg3 2.52 x 10−4 m m s m

3

m ´ AC =0,2158

kg s

CALCULAMOS EL FLUJO DE CALOR GANADO POR EL ACEITE DE LA EC> 

´ AC C p ( T 2−T 1 ) Q AC =m kg kJ )( 1.956 )( 73−57 ° c ) s kg°c

Q ACEITE=( 0,2158 Q AC =25.663

kJ =25.663 ! s

Pr 0'0.'r +' 0.,' ,+ ;. n+0+-rio *r +n2rir +' 0+it+3 -+ .-> q " =Q AC

q " =

1

ρ∗C p" ∗( T 2−T 1 )

−6 m 2.04 x 10

=25.663

1

(

999.664∗ 4196.2∗ 12− 9

)

3

s

Pr 5''r +' 2'.@o m4-i0o ,+ 2'.i,o 2rio (+n +-t+ 0-o +' ;.)8 3 ´m" = ρ∗q" =999.664 kg ∗2.04 x 10−6 m

m3

s

−3 kg

m ´ " =2.04∗10

s

#) Di1.@+ .n ;r42i0 ,+ t+m*+rt.r /- 'on;it., *r to,o +' int+r0m1i,or8



Figura ). Cur*a del intercambiador de calor T *s +

) D+t+rmin+ ' ,i2+r+n0i m+,i 'o;r:tmi0 ,+ t+m*+rt.r- (MLDT) *r 'o- ,oint+r0m1i,or+- +-t.,i,o-8

SECCIÓN DE CALENTAMIENTO MEDIA LOGARITMICA DIFERENCIAL DE TEMPERATURA> MLDT W LMTD8 E' 20tor LMTD /i+n+ ,+ '- ,i2+r+n0i- ,+ t+m*+rt.r- tom,- +n m1o- t+rmin'+,+' int+r0m1i,or  -+ ,+2in+ 0omo> $T%  T53+nt ? T03+nt  T# X t% C ? C &C $T#  T53+nt? T03+nt  T% X t# C ? C #C

+0> +0> E- *r+0i-o in,i0r 7.+ *r +-t+ 0-o -+ 5 tom,o 'o- /'or+- ,+ t+m*+rt.r ,+ ' 2i;.r 8 D+ ' +0>  $%&T =

ΔT 1 − ΔT 2 ec : 8 ΔT 1 ¿ ΔT 2

( )

$%&T =

ΔT 1 − ΔT 2 ( 59 −24 ) °C = =38.911 °C 59 ΔT 1 ¿ ¿ ΔT 2 24

( )

( )



Di4m+tro +7.i/'+nt+ ,+' n.'o> D+7

Figura ,. Di-metro eui*alente del anulo. 2

2

&i − 'e &eq= ec : 9 'e

Pr +' t.1o int+rior -+ ti+n+> Di4m+tro +tr+mo +2+0ti/o> ,+ $8$&# 2t $8$%& m Di4m+tro int+rior> ,i$8$ 2t $8$% m Pr +' t.1o +t+rior -+ ti+n+> Di4m+tro +t+rior> D+ $8$ 2t $8$# m Di4m+tro int+rior> Di $8$ 2t $8$#&# m R+m*'=n,o +n ' +0>  -+ ti+n+> &eq=

0.083

2

−0.0522

0.052

=0.080 "( =0.02438 m

r+ ,+ 2'.@o8 &i ) (¿ ¿ 2 −'e 2)

An.'o>

4

2

=

2

) (0.083 −0.052 )

=3.287 x 10−3 "( 2 

8$& x 10 m

=1.5205 x 10−3 "( 2  4 Ai =¿

%8%# x 10 m

4

−4

2

−4

2

Aa =¿

+0> %$ 'i

T.1o

int+rior>

+0> %% F'.@o m4-i0o>

) (¿¿ 2 ) 4

2

=

) ( 0.044 )


*i=

´m AC Ai


0,2211

=

kg s

1.412 x 10

−4

m

=1565.864 2

kg s.m

2

ec : 12

N.m+ro ,+ R+no','i∗*i ℜ= = +

0.0134 m∗1565.864

kg 2.

m s

0.28 kg / m. s

=74.938 < 2000 el "l,-oeslamina ec : 12

N.m+ro ,+ Prn,t' p =

c pc∗ +c k c

−5

=

2017.6 J / kg.k ∗1.217 ∗10

kg / m. s

0.0249 ! / m. k

=0.986 ec : 13

SECCIÓN DE ENFRIAMIENTO MEDIA LOGARITMICA DIFERENCIAL DE TEMPERATURA> MLDT W LMTD8 E' 20tor LMTD /i+n+ ,+ '- ,i2+r+n0i- ,+ t+m*+rt.r- tom,- +n m1o- t+rmin'+,+' int+r0m1i,or  -+ ,+2in+ 0omo> E- *r+0i-o in,i0r 7.+ *r +-t+ 0-o -+ 5 tom,o 'o- /'or+- ,+ t+m*+rt.r ,+ ' 2i;.r &8 T%  T53+nt ? T03+nt  T# X t% &C ? C C T#  T53+nt? T03+nt  T% X t# C ? %#C %C D+ ' +0>  $%&T =

ΔT 2 − ΔT 1 ec : 8 ΔT 2 ¿ ΔT 1

( )

$%&T =

ΔT 2 − ΔT 1

( )

ΔT 2 ¿ ΔT 1

=

(61 −48 ) °C ¿

( ) 61

=54.24 °C

48

Pr +' t.1o int+rior -+ ti+n+> Di4m+tro +tr+mo +2+0ti/o> ,+ $8$&# 2t $8$%& m Di4m+tro int+rior> ,i$8$ 2t $8$% m

+0> +0>



Pr +' t.1o +t+rior -+ ti+n+> Di4m+tro +t+rior> D+ $8$ 2t $8$# m Di4m+tro int+rior> Di $8$ 2t $8$#&# m R+m*'=n,o +n ' +0>  -+ ti+n+> &eq=

0.083

2

−0.0522

0.052

=0.080 "( =0.02438 m

r+ ,+ 2'.@o8 &i ) (¿ ¿ 2 −'e )

2

2

An.'o>

4

=

2

) (0.083 −0.052 ) 4

=3.287 x 10−3 "( 2 

−4 2 8$& x 10 m

Aa =¿

+0> %$ 'i

T.1o

) (¿ ¿ 2 )

int+rior>

4

2

=

) ( 0.044 )

=1.5205 x 10−3 "( 2  4 Ai =¿

+0> %% F'.@o m4-i0o *or .ni,, ,+ 4r+> Pr +' n.'o -+ ti+n+> *a =

´m" Ai

2.04∗10

=

−3 kg

s −4

3.0537 x 10

m

2

=6.68

kg 2

s.m

Pr +' t.1o int+rior -+ ti+n+> *i=

´m AC Ai

0,2158

=

kg s

1.412 x 10

−4

m

2

=1528.329

kg s.m

2

Nm+ro ,+ R+no',- *r +' n.'o> 'eq∗*a ℜ= = +"

∗

0.02438 m 6.68

kg 2

s.m =120.69 < 2000 el "l,-oeslamina kg .s 1.3494∗10 −3 m

− %8%# x 10 m 4

2



Nm+ro ,+ R+no',- *r +' t.1o int+rior> 'i∗*i ℜ= = +c

0.0134 m∗1528.329

kg s.m

2

0.047 kg / m . s

ℜ= 435.74 < 2000 el "l,-oes (,/,len(o ec : 12 Nm+ro ,+ Prn,t' *r +' n.'o> p =

c p" ∗ +" = k "

4196.2 J / kg.k ∗1.3494 ∗10−3 0.5782 ! / m. k

kg .s m

=9.79

Nm+ro ,+ Prn,t' *r +' t.1o int+rior>> p =

c pc∗ +c k c

=

2.1026 k- / kg.k ∗0.047 kg / m. s 0.1389 0 / m . k

=0.7114

) O1t+n; 'o- 0o+2i0i+nt+- ,+ *+':0.' *r m1o- int+r0m1i,or+-8 CALCULO DE LOS COEFICIENTES DE PELYCULA DEBEMOS DETERMINAR LAS TEMPERATURAS CALWRICAS

T (¿ ¿ c 1 ( c ) DONDE>

¿

T c =T 2 + F c ( T 1−T 2) T+m*+rt.r 0'
E' 20tor F0 'o 0'0.'mo- .ti'i=n,o ' ;r42i0 ,+ ' 2i;.r # ,+' *6n,i0+ ,+' 'i1ro *ro0+-o- ,+ trn-2+r+n0i ,+ 0'or ,+ Don', !8 +rn8



E'

,i4m+tro int+rior ,+' t.1o *or ,on,+ 0ir0.' +' 0+it+ DI  $8&# in *r +-t+ ,i4m+tro +' F0 +-8 F c = 1,04

( c =( 1 + F c ( ( 2−( 1 )=35 + 1,04 ( 60−35 ) ( c =61 ° C #ota$ En la guía nos muestra un procedimiento para conocer los coeficientes de película, aplicando las ecuaciones correspondientes de la guía, y con la ayuda de la figura 6. Pero la consulta de informaci7n sobre los intercambiadores y una forma alternati!a de allar estos coeficientes, se presenta a continuaci7n con la ayuda de los n8meros de 9eynolds y Prandtl. :ay que recordar que este procedimiento est" respaldado por el procedimiento utili;ado en la tesis del intercambiador presentando su fuente al final de la guía. <=>

Etapa de calentamiento: -oeficientes de película. -omo se abía mencionado en esta epata de calentamiento se tiene un coeficiente de película exterior de$



-oeficiente de película exterior$  o&@@@ Bt.5r2t #F

o BC6.' m#0

-oeficiente de película interior$  i

Pr +' 04'0.'o ,+ i -+ +m*'+ ' -i;.i+nt+ +*r+-i 2,=

(hi∗' i)  "

=0.023∗ℜ0.8∗ P 0.4

D+-*+@n,o i -+ ti+n+> hi= 0.023

 " 'i

∗ℜ0.8∗ P 0.4

0 . k m hi= 0.023 ∗74.938 0.8∗0.9860.4 0.0134 m 0.1444

hi=7.79 ! /¿ m 2∗° k -omo la temperatura de la pared del tubo es muco mayor que la temperatura del fluido es necesario utili;ar el coeficiente de película interior referido al "rea exterior corregido por !iscosidad.

E' /'or ,+ hi 5 7.+ 0orr+;ir'o 0on ' -i;.i+nt+ +0.0i
(

hio = 7.79

hio =6.57

! 2

m °c

)(

0.01339 m 0.01587 m

)

! 2

m ° k

ETAPA DE ENFRIAMIENTO

-oeficientes de película. -oeficiente de película exterior$  o

El coeficiente de película para el agua será#


h0= 0.023

h0= 0.023

 " &eq


0.8

0.3

∗ℜ ∗ P

0.5782 ! / m. k

∗120.69 0.8∗9.790.3

0.02438 m

h0= 50.04 ! /¿ m 2∗° k

-oeficiente de película interior$  i Para el c"lculo de  i se emplea la siguiente ecuaci7n$

hi= 0.023

hi= 0.023

 c 'i

∗ℜ0.8∗ P 0.4

0.1389 0 / m. k 0.0134 m

∗ 435.740.8∗0.7114 0.4

hi=26.93 ! /¿ m 2∗° k -omo la temperatura de la pared del tubo es muco mayor que la temperatura del fluido es necesario utili;ar el coeficiente de película interior referido al "rea exterior corregido por !iscosidad.

E' /'or ,+ hi 5 7.+ 0orr+;ir'o 0on ' -i;.i+nt+ +0.0i
(

hio = 26.93

! 2

m ° k

)(

0.02529 m 0.02834 m

)


hio =24.04


! 2

m ° 

&) D+t+rmin+ 'o- 0o+2i0i+nt+int+r0m1i,or+-8

;'o1'+-

,+

trn-2+r+n0i

*r

Etapa de calentamiento: E' 0o+2i0i+nt+ tot' 'im*io ,+ trn-2+r+n0i ,+ 0'or +-t4 ,,o *or ' +0.0i

C(6&"&nt G(%# &$-&( U C =

h io∗ho

hio + h0

(=

!

6.57

U C

6.57

2

m °  ! 2

)(

m °  U C =6.562

!

5678.3

+ 5678.3

2

m °  !

)

2

m ° 

! 2

m ° 

ETAPA DE ENFRIAMIENTO4 E' 0o+2i0i+nt+ tot' 'im*io ,+ trn-2+r+n0i ,+ 0'or +-t4 ,,o *or ' +0.0i

C(6&"&nt G(%# &$-&( U C =

h io∗ho

hio + h0

'o-

,o-


(=

U C


!

24.04

2

)(

50.04

! 2

m °  m °  ! ! + 50.04 2 24.04 2 m °  m ° 

U C =16.24

)

! 2

m ° 

) C'0.'+ +' 20tor ,+ -.0i+,, (R,) 0om1in,o3  0om*r+ 'o- 0o+2i0i+nt+o1t+ni,o- 0on 'o- -.mini-tr,o- +n ' 'it+rt.r8 Etapa de calentamiento: C(6&"&nt ' '&*7( U &=

Q A ∗ $%&T A = ) ( &E ) %

r+ tot' ,+ trn-2+r+n0i ,+ 0'or

A = ) ( 0.0158 m) 1.57 m 2

A = 0.078 m

5.137

U &=

kJ s

( 0.078 m )∗38.911 ° C

U &=1.69

2

! 2

m °C

F#"t(! ' *)"&'#' "($%&n#'( 3' =

U C −U & U C ∗U &


!

6.562

2


−1.69

m ° C 3' = ! 6.562 2 m °C

(

)(

! 2

m ° C ! 1.69 2 m ° C

)

2

3' =0.44

m ° C !

ETAPA DE ENFRIAMIENTO4 C(6&"&nt ' '&*7( U &=

Q A ∗ $%&T A = ) ( &E ) %

r+ tot' ,+ trn-2+r+n0i ,+ 0'or

A = ) ( 0.02529 m ) 1.84 m 2

A = 0.146 m

25.663

U &=

kJ s

( 0.146 m )∗54.24 ° C

U &=3.24

2

! 2

m ° C

F#"t(! ' *)"&'#' "($%&n#'( 3' =

U C −U & U C ∗U &


!

16.24

3' =

(

16.24

2

m °C ! 2


−3.24

)(

3.24

m ° C

! 2

m °C ! 2

m °C

)

2

m ° C 3' =0.25 !

89 CUESTIONARIO %8

I,+nti2i7.+ ' 0nti,, ,+ +n+r;: *+r,i, +n +' int+r0m1i,or  5''+ +' r+n,imi+nto ,+ +-t+8

S+;n ' 2

´ = Qp

´ ´ Qpi ∑

´ =15.137 ! Qp =

calo en(ega'o calo'e sali'a

=

´ 15.137 ! Qp = ´ 25.663 ! Qv

ᶯ

ᶯ

=58

ᶯ

#8 L ;r42i0 T+m*+rt.r /-8 Lon;it., +- 0r0t+r:-ti0 *r 'o- ,oint+r0m1i,or+- +-t.,i,o-[ Si  7.+ -+ o1-+r/ 7.+ 0.n,o +' 0+it+ *- *or +' /*or3 +-t+ .m+nt -. t+m*+rt.r3   m+,i, 7.+ / 2'.+n,o *or +' t.1o ,+' int+r0m1i,or +-t+ / ,i-min.+n,o -. t+m*+rt.r8 8 !.+ i,+nti2i0 +' 20tor ,+ -.0i+,,[



I,+nti2i0 ' t+n,+n0i ;+n+r'  +n-.0ir-+ ,+' int+r0m1i,or3 ,+m4- ti+n+ 0omo 2in'i,, *r+/+r .n 4r+ ,i0ion' 0'0.', *r 0om*+n-r ' *6r,i, ,+ r+n,imi+nto 7.+ +n +''o- ;+n+r +' +n-.0imi+nto ori;in,o *or ,i-+o 0on-tr.0ti/o8

:9 CONCLUSIONES •

•

•

•

•

L- *6r,i,- *r +' int+r0m1i,or ,+ 0'or ,+*+n,+n +n ;rn m+,i, ,+' ´ =15.137 ! Qp i-'mi+nto ,+ +-t+9 +n +-t+ 0-o 2.+ ,+> Un 1.+n i-'mi+nto ,+ 'o- +'+m+nto- 7.+ +ntrn +n 0ont0to 0on 'o- 2'.i,o- *r +' int+r0m1i,or ;rnti= 7.+ -+ ,i-min. +' nm+ro ,+ *6r,i,- ,+ 0'or *or ,i-tinto- 20tor+- nt+riorm+nt+ m+n0ion,oS+ *.+,+ 2irmr 7.+ 5 /ri- mn+r- 't+rnti/- ,+ +n0ontrr 'o- 0o+2i0i+nt+,+ *+':0.' ,+ 'o- 2'.i,o-  +-to -+ *.+,+n ,+t+rminr 0on ' ., ,+ 'o- nm+ro,+ R+no',-  +' nm+ro ,+ Prn,t' -: 0omo 0on 1-+ +n ' t+or: -+ +n0.+ntr .n /'or 0+r0no ,+ 20tor ,+ o1-tr.00i
9) BIBLIOGRAFIA Articulo guía:



Tesis sobre el iterca!bia"or "e calor "e tubos coc#tricos e$istete e el laboratorio "e tras%erecia "e calor & ter!o"i'!ica "e la (PT* D(ITAMA*

C$!P!%& !lan'. Transmisi(n del calor. )* ed . adrid # +i,rería Editorial -ellisco. //0. 122DI%1& %estor. anual de prácticas operaciones unitarias II.  ed . Uni3ersidad %acional de Colom,ia. //4. )4p. 5ER%& Donald. Procesos de transferencia de calor. 6 ed. Editorial continental. /40. 5REIT$& Franc7. Principios de transferencia de calor.  ed . 89ico. $errera :ermanos& sucesores S.!& /;0. •

I++S& !nt:on< F. Transferencia de calor. e9ico# c1ra=>$ill?Ir=in& ///. /)@p.

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5tt*>8t'/80om;'o1'LA-t+m?t5+or5t?i-??-t+m?tr*85tm'

Informe Intercambiador de Calor Tubos Concentricos. Recuperado

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