UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ENERGÍA
“ING. TÉRMICA E HIDRÁULICA EXPERIMENTAL”
TEMA: “INTERCAMBIADOR DE CALOR DE TUBOS CONCÉNTRICOS” Docente:
Ing. Hernán Pinto Espinoza
Escuela:
Ingeniería Mecánica
Integrantes:
- De la Cruz Santiago, Jorge ……… 032830J - Gamarra Pinedo, Víctor
……… 1129130025
- Mancilla Crosse, Pietro
……… 973076D
- Torres Mejía, José
……… 1317110057
BELLAVISTA – CALLAO
2017
[INTERCAMBIADOR DE CALOR DE TUBOS CONCENTRICOS] CONCENTRICOS]
UNAC - FIME
INDICE DE CONTENIDO 1.
............................................................................................................... 4 INTRODUCCION ................................................................................................................
2.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................................... 4
3.
....................................................................................................................... 5 OBJETIVOS ........................................................................................................................
4.
5.
3.1.
............................................................................................. 5 OBJETIVO GENERAL ..............................................................................................
3.2.
.................................................................................... ........ 5 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................
................................................................................................................ 5 METODOLOGIA .................................................................................................................
4.1.
..................................................................................................... ........... 5 PROCEDIMIENTO ..........................................................................................
4.2.
.................................................................................................... ................................. 6 TABLA DE DATOS...................................................................
........................................................................................... 7 MATERIALES Y METODOS ............................................................................................
5.1.
.................................................................................................................. ........ 7 ESQUEMA ...........................................................................................................
5.2.
ANALISIS Y METODOLOGIA DE CALCULOS ................................................... 8
5.3.
................................................................. 11 TABULACIONES DE RESULTADOS ..................................................................
5.3.1.
RESULTADOS DEL ENSAYO DEL I.C.C. EN FLUJO PARALELO ...... 11
5.3.2.
RESULTADOS DEL ENSAYO DEL I.C.C. EN CONTRAFLUJO ............ 14
6.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................ 16
7.
REFERENCIAS VIRTUALES Y BIBLIOGRÁFICAS ................................................. 17
8.
.................................................................................................. ............................... 18 APENDICE Y ANEXOS ...................................................................
8.1.
....................................................................................... 1 8 TABLAS y/o GRAFICOS ........................................................................................
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INDICE DE FIGURAS c omponentes. .......... 7 Figura 1. Fotografía tomada al equipo de ensayo del I.C.C, indicando sus componentes. Figura 2. Esquema del arreglo en flujo paralelo del agua y del aire para el ensayo del I.C.C. ..... 7 ......... 8 Figura 3. Esquema del arreglo en contraflujo del agua y del aire para el ensayo del I.C.C. ......... Figura 4. Variación de temperatura a lo largo del I.C.C, en flujo paralelo (iz quierda) y en contraflujo (derecha). ................................................................................................................... 8 Figura 5. Curva de Efectividad vs. NUT para Cr=0.95, en flujo paralelo. .................................... 12 Figura 6. Curva de Efectividad vs. NUT para Cr=0.25, en flujo paralelo. .................................... 13 Figura 7. Curva de Efectividad vs. NUT para Cr=0.19, en flujo paralelo. .................................... 13 Figura 8. Curva de Efectividad vs. NUT para Cr=0.13, en flujo paralelo. .................................... 13 Figura 9. Curva de Efectividad vs. NUT para Cr=0.26, en contraflujo. ........................................ 15 ...................................... 15 Figura 10. Curva de Efectividad vs. NUT para Cr=0.20, en contraflujo. ...................................... ...................................... 16 Figura 11. Curva de Efectividad vs. NUT para Cr=0.17, en contraflujo. ...................................... ....................................... 16 Figura 12. Curva de Efectividad vs. NUT para Cr=0.14, en contraflujo .......................................
INDICE DE TABLAS Tabla 1. Datos recopilados del ensayo en el I.C.C. en flujo paralelo. ........................................... 6 Tabla 2. Datos recopilados del ensayo en el I.C.C. en contraflujo. ............................................... 6 a ire, para flujo paralelo. .................................................. 11 Tabla 3. Resultados del ensayo en el aire, a gua, para flujo paralelo. ................................................. 11 Tabla 4. Resultados del ensayo en el agua, Tabla 5. Resultados finales del ensayo del I.C.C, para flujo paralelo. ......................................... 11 Tabla 6. Resultados teóricos de Efectividad en flujo paralelo, según cada curva de Cr. ............ 12 a ire, para contraflujo. ...................................................... ...................................................... 14 Tabla 7. Resultados del ensayo en el aire, a gua, para contraflujo. .................................................... 14 Tabla 8. Resultados del ensayo en el agua, Tabla 9. Resultados finales del ensayo del I.C.C, para contraflujo. ............................................ 14 Tabla 10. Resultados teóricos de Efectividad en contraflujo, según cada curva de Cr. ............. 14
APÉNDICES Apéndice 1. Propiedades térmicas de materiales de construcción y aislantes. ......................... 18 Apéndice 2. Diámetros y espesores para tuberías comerciales, según número de cédula. ...... 19 Apéndice 3. Propiedades físicas del aire. ................................................................................... 19 ................................................................... ......... 19 Apéndice 4. Propiedades físicas del agua saturada. ..........................................................
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1. INTRODUCCION Un Intercambiador de Calor es un equipo utilizado para enfriar un fluido que está más caliente de lo deseado, transfiriendo esta calor a otro fluido que está frío y necesita ser calentado. La transferencia transferencia de calor se realiza a través de una pared metálica o de un tubo que separa ambos fluidos. La transferencia de calor, es un proceso en el que se intercambia energía calórica entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura. La transferencia de calor la conducción, conducción, convección y radiación. Para el ensayo en esta oportunidad, utilizaremos un intercambiador de calor, el cual es un dispositivo usado para transferir energía térmica (entalpia) entre dos o más fluidos, entre una superficie sólida y un fluido, o entre partículas sólidas y un fluido a diferentes temperaturas y en contacto térmico. Las aplicaciones típicas involucran calentamiento o enfriamiento de una corriente de fluido que puede involucrar evaporación o condensación de corrientes de fluidos simples o compuestos. En otras aplicaciones, el objetivo podría ser recuperar o rechazar calor, pasteurizar, destilar, concentrar, cristalizar o controlar un fluido de proceso. Los intercambiadores de calor se pueden clasificar de acuerdo a su construcción, el proceso de transferencia, el grado de compacidad de la superficie, la disposición de los flujos, disposición de los pasos, la fase de los fluidos involucrados en el proceso y el mecanismo de transferencia de calor. En esta ocasión, realizaremos el ensayo con un intercambiador de calor en el cual los fluidos caliente y frio se mueven en la misma u opuesta dirección en una construcción de tubo concéntrico o doble tubo.
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Teniendo un fluido constante de aire que pasa por una tubería, se desea, por cuestiones de proceso, reducir su temperatura por medio de un intercambiador de calor de tubos concéntricos, en los cuales, el aire pasa por el tubo de menor diámetro, y el agua por el de mayor diámetro. Para esta experiencia, ¿el coeficiente pelicular del aire y del agua será igual al establecido por tablas? ¿Existe diferencia cuando el fluido de agua recorre la tubería en la misma dirección que cuando lo hace en contra?
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3. OBJETIVOS 3.1.
OBJETIVO GENERAL Estudiar y comprender comprender el el comportamiento comportamiento de un fluido fluido al intercambiar intercambiar calor, en flujo paralelo y contra flujo, con otro fluido el cual posee una temperatura más elevada, por ende se produce un intercambio de energía entre los fluidos los cuales no se mezclan entre sí. Asimismo conocer las características y funcionamiento de un intercambiador de calor.
3.2.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar de forma forma empírica empírica los coeficientes de transferencia transferencia de de calor.
Estimar el desempeño del intercambiador de calor, tanto para flujo paralelo como para contra flujo.
Comparar los coeficientes coeficientes de transferencia transferencia de calor obtenidos teóricos teóricos y experimentales.
Consultar las diferencias diferencias entre entre flujo paralelo y contra flujo.
Interpretar los resultados obtenidos.
4. METODOLOGIA 4.1. PROCEDIMIENTO a) Llenar un depósito de agua ubicado en la parte superior del equipo de ensayo, luego se abrirá una válvula (grifo de agua) en la salida de tal manera que se consiga y mantenga un caudal pequeño y constante de agua.
b) Accionar el soplador o ventilador centrífugo a una cierta velocidad rotacional estable y luego ingresar en el tablero de control el calor necesario para calentar el aire m ediante una resistencia eléctrica protegida por un aislante.
c) A su vez en el tablero de control, para comenzar la toma de datos, deberá indicarse la temperatura de entrada del aire en condiciones de estado estable o permanente. Además, la temperatura de salida del aire se indica también en el tablero, registrado automáticamente.
d) El paso del agua por el exterior del tubo de hierro galvanizado (donde circula el aire en su interior) está limitado entre dos puntos de medición de temperaturas, que se consiguen registrar con termómetros de columna líquida de mercurio en cada extremo, con éstos se debe tomar nota de cada temperatura del agua.
e) Las temperaturas en los extremos del tubo se registran mediante unos sensores de temperatura ubicados también en cada extremo de los puntos de medición del ensayo del tubo, observándolos en el DISPLAY de cada uno.
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f) Finalmente todo lo descrito anteriormente, repetirlo para las conexiones en flujo paralelo y contraflujo, donde en cada arreglo de flujo de fluidos hacer 4 tomas completas de datos, por lo menos.
4.2.
TABLA DE DATOS
Por indicaciones a cargo del docente, la tubería de hierro galvanizado por donde pasa el aire en el interior; y en el exterior, el agua, tiene un diámetro nominal de ¾” y es de cédula 40. Por lo que se da detalle de los siguientes datos:
= 3/4" 3/4" ,ℎ , ℎ 40 40 = = 26.7 26.7 = = 21 = ó ó = 1.48 1.48 , ú é = 72 . é 1 . Los datos recogidos durante el ensayo se muestran en las siguientes tablas.
Para flujo paralelo: Vvent.
Ta
Teag (°c)
Tsag (°c)
Tea (°c)
Tsa (°c)
Tt.der. (°c)
Tt. izq. (°c)
∀
t (s)
503 RPM
A B C D
20 20 20 20
22 22.5 23.5 24
30.9 40.4 49.8 64
29 30.4 31 32.2
23 26 29 34
22.5 23 25 27
100 99 100 98
45.93 46.12 47 46.85
(ml)
Tabla 1. Datos recopilados del ensayo en el I.C.C. en flujo paralelo.
Para Contraflujo: Vvent.
Ta
Teag(°c)
Tsag (°c)
Tea (°c)
Tsa (°c)
Tt.der. (°c)
Tt. izq. (°c)
∀
t (s)
503 RPM
A B C D
21 21 21 21
23 24 25 26
35.8 43.7 52.6 62.9
28.1 29 29.6 27.9
24 27 30 33
21.5 21.5 21.5 21.5
49 54 54 55
26.65 29.34 29.59 30.06
(ml)
Tabla 2. Datos recopilados del ensayo en el I.C.C. en contraflujo.
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5. MATERIALES Y METODOS 5.1. ESQUEMA
Figura 1. Fotografía tomada al equipo de ensayo del I.C.C, indicando sus componentes.
Figura 2. Esquema del arreglo en flujo paralelo del agua y del aire para el ensayo del I.C.C.
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Figura 3. Esquema del arreglo en contraflujo del agua y del aire para el ensayo del I.C.C.
5.2.
ANALISIS Y METODOLOGIA DE CALCULOS
Para este ensayo de Intercambiadores de Calor de tubos concéntricos, necesitamos conocer las fórmulas de cálculo en base al análisis de los mecanismos de transferencia de calor por conducción y convección, referentes a un valor medio de temperaturas para cada fluido de operación, con el propósito de determinar la efectividad del I.C.C. así como su N.U.T (Número de Unidades de Transferencia) para cada número de prueba. En los siguientes gráficos se da a conocer el comportamiento de las temperaturas en los puntos derecho e izquierdo del tubo concéntrico, así como las temperaturas de entrada y salida del aire y del agua, respectivamente.
T
T
∆ ∆
AIRE TUBO
∆ ∆
AGUA
AIRE
∆
∆ ∆
TUBO
AGUA
Figura 4. Variación de temperatura a lo largo del I.C.C, en flujo par alelo (izquierda) y en contraflujo (derecha).
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∆
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Donde, cada variación de temperatura se expresa como:
∆ = ∆ = ∆ = , ∆ = , ∆ = , ∆ = , Cabe recordar que la parte exterior del I.C.C. se encuentra cubierta de un aislante térmico, de tal forma que se considera despreciable la pérdida de calor hacia el exterior, y que todo el calor transferido es del aire hacia el agua. A continuación, continuación, daremos detalle de los cálculos para el ensayo del I.C.C., que son equivalentes para la dirección de los fluidos en paralelo y en contraflujo.
a) Temperatura promedio de cada cada fluido:
: = 2 : = 2
b) Propiedades físicas, según según la temperatura promedio: Según los apéndices 3 y 4, podemos seleccionar o interpolar, según T b para el aire y para el agua, la densidad y el calor específico a presión constante para cada fluido.
= , , / / = , , / / = í í ó ó , , . = í í ó ó , , . c) Flujo másico de agua:
̇ = ∗ ∀ ̇ = ∗ ∀ , /
d) Calor transferido al agua:
Es el calor que gana el agua en su paso por la superficie exterior del tubo.
̇ = ̇ ∗ ∗ ( ) , [ LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS Y MAQUINAS TERMICAS ]
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e) Flujo másico de aire:
̇ = ∗ ̇ , / f) Coeficiente pelicular en el aire:
= ∗ ∗ , = ∆ ∆∆ ln ln ∆ ̇ ̅ℎ = ∗ , . g) Coeficiente pelicular en el agua: agua:
= ∗ ∗ , = ∆ ∆∆ ln ln ∆ ̇ ̅ℎ = ∗ , . h) Coeficiente global, global, referida al área exterior del tubo: Se calcula como la inversa de la sumatoria de todas las resistencias térmicas que comprende el circuito térmico equivalente a analizar con el producto del área lateral referida en el exterior del tubo. Cabe resaltar que existirán 3 resistencias térmicas en este ensayo: resistencia convectiva en la superficie interior del tubo, resistencia por conducción en dirección radial en el material del tubo y una resistencia convectiva en la superficie exterior del tubo; sin embargo, existen más resistencias que se consideran en el diseño de un I.C.C. como la resistencia por suciedad y resistencias de contacto y otras más que no se tomarán en cuenta en este ensayo por propósitos del ensayo.
ln ln 1 = ∗ ℎ̅ 2∗ ∗ ∗1ℎ̅ , / = ∗1∑ , . i) Efectividad (real) del I.C.C:
= ̇ ∗ , / = ̇ ∗ , / De estas capacitancias térmicas del agua y del aire, se escoge el valor mínimo para encontrar la efectividad del I.C.C., tal como sigue a continuación.
̇ = ̇ = ̇ ∗ [ LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS Y MAQUINAS TERMICAS ]
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j) Número de Unidades de Transferencia: Transferencia:
∗ = k) Efectividad teórica en tubos concéntricos: Se obtiene en función de una relación de capacitancia térmica
= ⁄ y
del NUT, donde para cada dirección de los flujos, las fórmulas son:
−∗ −∗+ 1 ∶ = 1 −∗− 1 ∶ = 1 ∗ −∗− 5.3.
TABULACIONES DE RESULTADOS
Los resultados de este ensayo fueron para cada disposición de dirección de los fluidos, en flujo paralelo y en contraflujo. Por consiguiente se muestran las siguientes tablas y gráficos que los dan a conocer.
5.3.1. RESULTADOS DEL ENSAYO DEL I.C.C. EN FLUJO PARALELO: AIRE N°
Tba (K)
1 2 3 4
302.95 308.4 313.4 321.1
ρa
̅ℎ
(kg/m3)
Cpa (J/kg.K)
̇ (kg/s)
A1 (m2)
DMLTa (K)
(W/m2.K)
Ca (W/K)
1.1516 1.1334 1.1168 1.0912
1007.1 1007.3 1007.5 1007.8
0.009496 0.002223 0.002223 0.001089
0.09764 0.09764 0.09764 0.09764
7.177 10.514 11.905 14.151
25.929 21.811 26.727 25.262
9.5637 2.2392 1.6525 1.0976
Tabla 3. Resultados del ensayo en el aire, para flujo paralelo.
AGUA ρag
̅ℎ
N°
Tbag (°c)
(kg/m3)
Cpag (J/kg.K)
̇ (kg/s)
A2 (m2)
DMLTag (K)
(W/m2.K)
Cag (W/K)
1 2 3 4
21 21.25 21.75 22
998.01 997.95 997.84 997.79
4181.3 4181.2 4180.9 4180.8
0.002173 0.002142 0.002123 0.002087
0.12414 0.12414 0.12414 0.12414
1.395 1 .395 2.213 4.186 7.141
104.908 104 .908 81.495 59.787 39.375
9.0855 8.9569 8.8763 8.7260
Tabla 4. Resultados del ensayo en el agua, para flujo paralelo.
N° 1 2 3 4
̇ (W)
18.17 22.39 31.07 34.90
RESULTADOS DEL I.C.C. U (W/m2.K) 17.0620 14.1630 15.5423 13.1977
(%)
18.3 49 63.1 72.3
NUT 0.23 0.79 1.17 1.49
Cr 0.95 0.25 0.19 0.13
Tabla 5. Resultados finales del ensayo del I .C.C, para flujo paralelo.
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[INTERCAMBIADOR DE CALOR DE TUBOS CONCENTRICOS] CONCENTRICOS] Cr =0.95 NUT
εteorico
0.1 0.2 0.23 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
Cr = 0.25 (%)
NUT
9.1 16.6 18.5 22.7 27.8 31.9 35.4 38.2 40.5 42.4 44 45.3 46.3 47.2 47.9 48.5
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.79 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
εteorico
Cr = 0.19 (%)
9.4 17.7 25 31.5 37.2 42.2 46.7 50.2 50.6 54 57.1 59.8 62.1 64.2 66.1 67.7
NUT
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.17 1.2 1.3 1.4 1.5
εteorico
Cr = 0.13 (%)
9.4 17.8 25.2 31.8 37.7 42.9 47.5 51.6 55.2 58.5 61.3 63.2 63.9 66.1 68.2 69.9
NUT
0.1 0 .1 0.2 0 .2 0.3 0.4 0 .4 0.5 0 .5 0.6 0 .6 0.7 0 .7 0.8 0.9 0 .9 1 1.1 1.2 1.3 1 .3 1.4 1 .4 1.49 1.5 1 .5
εteorico
(%)
9.5 17.9 25.4 32.2 38.2 43.6 48.4 52.7 56.5 59.9 63 65.7 68.1 70.3 72.1 72.2
Tabla 6. Resultados teóricos de Efectividad en flujo paralelo, según cada curva de Cr.
La tabla N°5 nos muestra los resultados reales de la efectividad del Intercambiador de Calor ensayado y los NUT, con sus respectivas relaciones de capacitancias térmicas (Cr). Estas relaciones de capacitancias térmicas indican una curva de efectividad vs. NUT, que mediante la tabla N°6 se muestra los valores (resaltados en celdas de color amarillo) de efectividad teórica en flujo paralelo según la fórmula descrita en el paso k) de la sección Análisis y metodología de Cálculos del presente informe. Nótese que la variación de error es mínima, comprobándose la validez de estos resultados experimentales.
Cr = 0.95 60 50
) % ( 40 d a d i 30 v i t c 20 e f E
Series1 Poly. (Series1)
10 0 0
1
2
NUT
Figura 5. Curva de Efectividad vs. NUT para Cr=0.95, en flujo paralelo.
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Cr = 0.25 80 70 ) 60 % ( d50 a d i 40 v i t 30 c e f E 20 10 0
Series1 Poly. (Series1)
0
1
2
NUT
Figura 6. Curva de Efectividad vs. NUT para Cr=0.25, en flujo paralelo.
Cr = 0.19 80 ) %60 ( d a d i 40 v i t c e 20 f E
Series1 Poly. (Series1)
0 0
1
2
NUT
Figura 7. Curva de Efectividad vs. NUT para Cr=0.19, en flujo paralelo.
Cr = 0.13 80 ) %60 ( d a d i 40 v i t c e 20 f E
Series1 Poly. (Series1)
0 0
1
2
NUT
Figura 8. Curva de Efectividad vs. NUT para Cr=0.13, en flujo paralelo.
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5.3.2. RESULTADOS DEL ENSAYO DEL I.C.C. EN CONTRAFLUJO: AIRE N°
Tba (K)
ρa(kg/m 3)
1 2 3 4
304.95 309.35 314.1 318.4
1.1449 1.1303 1.1145 1.1002
Cpa (J/kg.K) 1007.2 1007.4 1007.6 1007.7
̇ (kg/s)
A1 (m2)
0.00197 0.00156 0.00131 0.00108
0.09764 0.09764 0.09764 0.09764
DMLTa (K) 8.639 11.156 13.764 14.788
̅ℎ
Ca (W/K) 1.9842 1.5715 1.3199 1.0883
(W/m2.K) 18.138 21.188 22.643 26.415
Tabla 7. Resultados del ensayo en el aire, para contraflujo.
AGUA Tbag (°c) 22 22.5 23 23.5
N° 1 2 3 4
ρag(kg/m3) 997.79 997.67 997.56 997.44
̇
Cpag (J/kg.K) 4180.8 4180.6 4180.4 4180.2
DMLTag (K) 0.721 1.395 1.954 2.463
A2(m2)
(kg/s) 0.00183 0.00184 0.00182 0.001825
0.12414 0.12414 0.12414 0.12414
̅ℎ
Cag (W/K) 7.6508 7.6923 7.6083 7.6288
(W/m2.K) 170.94 133.275 125.45 124.74
Tabla 8. Resultados del ensayo en el agua, para contraflujo.
̇ (W)
N° 1 2 3 4
RESULTADOS DEL I.C.C - CONTRAFLUJO
U (W/m2.K) 13.1595 14.8030 15.5846 17.7958
15.30 23.08 30.43 38.14
NUT 0.82 1.17 1.47 2.03
(%)
52.1 64.7 72.9 83.6
Cr 0.26 0.20 0.17 0.14
Tabla 9. Resultados finales del ensayo del I.C .C, para contraflujo.
Cr =0.26 NUT
0.5 0.6 0.7 0.8 0.82 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1
εteorico
Cr = 0.2 (%)
37.7 43 47.8 52.2 53 56.1 59.7 62.9 65.9 68.6 71.1 73.3 75.4 77.3 79 80.6 82.1 83.4
NUT
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.17 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1
εteorico
Cr = 0.17 (%)
38.1 43.5 48.4 52.8 56.9 60.5 63.8 66 66.8 69.6 72.1 74.4 76.4 78.4 80.1 8 0.1 81.7 83.2 84.5
NUT
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.47 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1
εteorico
Cr = 0.14 (%)
38.3 43.7 48.7 53.2 57.2 60.9 64.3 67.3 70.1 72.6 74.2 74.9 77 78.9 80.6 82.2 83.7 85
NUT
εteorico
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.03 2.1
(%)
38.5 44 49 53.5 57.6 61.3 64.7 67.8 70.5 73.1 75.4 77.5 79.4 81.1 82.7 84.2 84.6 85.5
Tabla 10. Resultados teóricos de Efectividad en contraflujo, según cada curva de Cr.
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La tabla N°9 nos muestra los resultados reales de la efectividad del Intercambiador de Calor ensayado y los NUT, con sus respectivas relaciones de capacitancias térmicas (Cr). Estas relaciones de capacitancias térmicas indican una curva de efectividad vs. NUT, que mediante la tabla N°10 se muestra los valores (resaltados en celdas de color amarillo) teóricos de efectividad en contraflujo según la fórmula descrita en el paso k) de la sección Análisis y metodología de Cálculos del presente informe. Nótese que la variación de error es moderada, comprobándose la incertidumbre de estos resultados experimentales.
Cr = 0.26 100 ) % ( d a d i v i t c e f E
80 60 Series1
40
Poly. (Series1)
20 0 0
1
2
3
NUT
Figura 9. Curva de Efectividad vs. NUT para Cr=0.26, en contraflujo.
Cr = 0.20 100 ) % ( d a d i v i t c e f E
80 60 Series1
40
Poly. (Series1)
20 0 0
1
2
3
NUT
Figura 10. Curva de E fectividad vs. NUT para Cr=0.20, en contraflujo.
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Cr = 0.17 100 ) % ( d a d i v i t c e f E
80 60 Series1
40
Poly. (Series1)
20 0 0
1
2
3
NUT
Figura 11. Curva de Efectividad vs. NUT para Cr=0.17, en contraflujo.
Cr = 0.14 100 ) % ( d a d i v i t c e f E
80 60 Series1
40
Poly. (Series1)
20 0 0
1
2
3
NUT
Figura 12. Curva de E fectividad vs. NUT para Cr=0.14, en contraflujo
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Se obtuvieron distintos coeficientes de transferencia de calor globales del intercambiador, esto porque se encuentran sometidos a varias condiciones de operación.
La diferencia diferencia experimental experimental existente existente entre entre el intercambiador intercambiador en paralelo y contra flujo es su gradiente de temperatura con el paso de los fluidos por su interior.
Al comparar comparar los coeficientes coeficientes globales globales de transferencia transferencia de calor y efectividad, efectividad, empírico y teórico, se puede notar la diferencia así como el porcentaje de desviación entre ellos, a razón de que no se contemplan los residuos o impurezas del equipo, y el modelo matemático de las resistencias térmicas del equipo. [ LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS Y MAQUINAS TERMICAS ]
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Se pudo apreciar el comportamiento comportamient o de transferencia de calor en este equipo que varía a diferentes condiciones de operación, además de que se diferenció el efecto que causa cada una de estas condiciones como la temperatura del aire y el gasto volumétrico del sistema.
Al comprobar comprobar los coeficientes coeficientes de de transferencia transferencia de calor calor
teórico y experimental experimental se
obtuvo una ligera desviación, producto de ello es que en la determinación del coeficiente global de transferencia no se consideraron las incrustaciones de sólidos presentes en el equipo, el desgaste del aislante y otros factores como la cantidad de sólidos presentes en el agua fría.
Se recomienda hacer un plan de mantenimiento mantenimient o preventivo y correctivo de los equipos de laboratorio, ya que muchas veces las tomas imprecisas o erróneas de datos son producto de malas lecturas del propio equipo ensayado.
7. REFERENCIAS VIRTUALES Y BIBLIOGRÁFICAS BIBLIOGRÁFIC AS http://www.miliarium.com/Prontu http://www.miliar ium.com/Prontuario/Tablas/Q ario/Tablas/Quimica/Pro uimica/PropiedadesT piedadesTermicas.asp ermicas.asp http://repositorio.uac.edu.co/b http://repositori o.uac.edu.co/bitstream/hand itstream/handle/1234567 le/123456789/787/Articu 89/787/Articulo.pdf?seque lo.pdf?sequenc nc e=3&isAllowed=y:: GUSTAVO REYES HENRY, Caracterización de los Bancos de e=3&isAllowed=y Prueba de Intercambio de Calor de Tubo Concéntrico y de Régimen Turbulento del Laboratorio de Térmicas de la UAC https://lopezva.fileswordpressco https://lopezva.file swordpresscom/2011/10/inte m/2011/10/intercambiador rcambiadoresmtd.pdf esmtd.pdf : Intercambiadores de Calor. Yunus A. Cengel, Transferencia de calor y masa, Mc Graw Hill, 3ª Edición 2007, Capítulos 1, 2 y 3. Robert Mott, Mecánica de Fluidos Aplicada, Cuarta Edición, Prentice Hall, México 1996. MATAIX, Claudio. Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas, Hidráulicas, México D.F., Editorial Harper & Row Publishers Inc., 1978.
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8. APENDICE Y ANEXOS 8.1. TABLAS y/o GRAFICOS
Apéndice 1. Propiedades térmicas de materiales de construcción y aislantes.
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Apéndice 2. Diámetros y espesores para tuberías comerciales, según número de cédula.
Apéndice 3. Propiedades físicas del aire.
Apéndice 4. Propiedades físicas del agua saturada.
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