COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR

Instituto Tecnológico De Los Mochis[pic 1]

COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR

GLOBAL RATE HEAT TRANSFER

Beltrán S. Kassandra, Cruz B. José Antonio, Galaviz A. Daniel Bladimir, Luna R. Romel Alejandro, Leyva V. Juan Carlos y Portillo O. Itzel Yorixa.

Procesos de Separación II

Dr. Eder Lugo Medina

Los Mochis, Sinaloa a 06 de mayo del 2016.

Resumen:[pic 2]

Palabras clave:.[pic 3]

Abstract:

The theme of this practice is "global coefficient of heat transfer,"  in this practice calculated on a device called a heat exchanger, which is a device designed to transfer heat between two fluids, it works with two input currents , a cold and hot, making the heat exchanger is to remove heat to the hot stream and transfers it to the cold current, the output being the hottest side. The heat exchanger is used shell and tube

Keywords : Global coefficient of heat transfer, heat exchanger, heat transfer.

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1. INTRODUCCIÓN

Debido a la importancia que juega en la formación profesional de nosotros los ingenieros químicos la transferencia  de calor, en la siguiente practica demostramos de una manera concreta una conceptualización muy arraigada a esta temática como lo es los coeficientes globales de transferencia de calor  que es en sí el tema y función de nuestra practica   que definiendo esto : El coeficiente global de transferencia de calor está relacionado con la resistencia calorífica total, este coeficiente expresa la facilidad con la que se llevara a cabo la transferencia de calor en el equipo utilizado.

Nosotros para aplicar estos  conocimientos utilizamos un intercambiador de calor de tubo y coraza en estos  se efectúa la transferencia de calor entre dos corrientes de un proceso, separadas por un elemento físico.

Los intercambiadores de calor han adquirido una gran importancia ante la necesidad de ahorrar energía y disponer de equipos óptimos no sólo en función de su análisis térmico y bajo costo de instalación, sino también en función del aprovechamiento energético del sistema,    mediante el cual tratamos de explicar la obtención de esta medida de transferencia de calor. Continuación se definirá lo necesario para llegar hasta el este punto.

2. OBJETIVO GENERAL

• Determinar el coeficiente global de transferencia de calor en un intercambiador de calor de tubo y coraza

3. MARCO TEORICO

El coeficiente global de transferencia de calor está relacionado con la resistencia calorífica total, este coeficiente expresa la facilidad con la que se llevara a cabo la transferencia de calor en el equipo utilizado.

Cuando en un problema de transferencia intervienen varias resistencias térmicas en serie, en paralelo, o en combinación de ambas formas, es conveniente definir un coeficiente global de transferencia de calor.

Existen ciertos tipos de problemas, principalmente relacionados con intercambiadores de calor, donde es conveniente simplificar el cálculo del calor, esto se realiza incorporando el concepto de coeficiente global de transferencia de calor, U, el cual se relaciona con el calor mediante la siguiente ecuación:[pic 5]

Q=U*A*MLDT

Análisis dimensional de U

  U = [W/m2 K] = [Energía / Área * Temperatura]

  El coeficiente global de transferencia de calor nos dice la cantidad de calor que podrá transferirse en función de la diferencia de temperaturas por unidad de área de transferencia con que cuente nuestro equipo en función.

Calculo de U

El coeficiente global de transferencia de calor suele ser el factor a calcular para el dimensionamiento de los equipos de transferencia de calor. U se relaciona con la resistencia calorífica total por medio de la siguiente ecuación:

  U*A = 1 / ∑ R

Si se trata de una pared plana, A esta medida sobre la superficie normal al paso del calor. En el caso de paredes no planas, A deberá medirse sobre las superficies normales al paso del calor, y U quedara referida a esa superficie.

ECUACIONES DE DISEÑO PARA INTERCAMBIADORES DE CALOR

COEFICIENTE DE PELICULA INTERNO Re > 2100

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COEFICIENTE DE PELICULA EXTERNO Re > 2100

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DIAMETRO EQUIVALENTE (TRANSFERENCIA DE CALOR EN EL ÁNGULO)

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COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR

LIMPIO

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SUCIO

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(U) en intercambiadores de calor

En el caso práctico de los intercambiadores de calor la U calculada a partir de los datos de las ecuaciones de ho y hi se tiene que corregir por el factor de obstrucción Rd y se le llama a la U calculada originalmente Uo limpio, esto ya que con el uso del equipo y la naturaleza de los fluidos que circulen en este se crearan incrustaciones en las paredes tanto interna como externa del tubo a través del cual se lleve a cabo la transferencia de calor, estas incrustaciones representaran una resistencia más para el paso del calor y formaran parte del nuevo Uo sucio que será la U a utilizar en la ecuación de diseño para conocer las dimensiones que el equipo necesite a fin de cumplir con el propósito para el cual es diseñado.

Los factores Rd están en función de la naturaleza de cada fluido y estos se pueden encontrar en diversas fuentes bibliográficas.

Tipos de Intercambiadores

• Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos están compuestos por tubos cilíndricos, montados dentro de una carcasa también cilíndrica, con el eje de los tubos paralelos al eje de la carcasa. Un fluido circula por dentro de los tubos, y el otro por el exterior (fluido del lado de la carcasa). Son el tipo de intercambiadores de calor más usado en la industria.
• Los intercambiadores de calor de tubos concéntricos o doble tubo son los más sencillos que existen. Estan constituidos por dos tubos concéntricos de diámetros diferentes. Uno de los fluidos fluye por el interior del tubo de menor diámetro y el otro fluido fluye por el espacio anular entre los dos tubos.

4. NOMENCLATURA

• Q: Es el calor intercambiado entre los medios.
• U: Es el coeficiente integral de transferencia de calor.
• A: Es el área a través de la cual se llevara a cabo la transferencia.
• MLDT: Es la media logarítmica de temperaturas en el equipo.

5. METODOLOGÍA

a) Abrir la válvula del agua fría y fijar el flujo

b) Abrir la válvula del agua caliente y fijar su flujo

c) Medir los flujos volumétricos de ambas corrientes, para ello se debe conocer el volumen con el que se trabajara y tomar el tiempo.

d) Tomar lectura de las temperaturas de entrada y salida de ambas corrientes hasta alcanzar el régimen permanente

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