Diseño de una unidad manejadora

CONTENIDO

pág.

1. INTRODUCCION………………………………………………………………….    1
2. OBJETIVOS……………………………………………………………………….     2  

2.1. OBJETIVO GENERAL…………………………………………………………...    2

2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS…………………………………………………….    2

1.   DATOS GEOMETRICOS DE LA UNIDAD MANEJADORA ………………….  3
2.   COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR EXTERIOR EN EL    BANCO DE TUBOS ……………………………………………………………….   6    
3.   COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR INTERIOR EN EL

TUBO ……………………………………………………………………………….    8                                                          

1.  CALCULO DE LA EFICIENCIA SUPERFICIAL DE LA ALETA……………… 10            
2.  ANALISIS DE LAS CONDICIONES DE SALIDA DEL AIRE DE LA UM Y DETERMINACION DISCRIMINADA DEL QS Y EL QL TRANFERIDOS ….   13
3.  VARIACION DE PARAMETROS……………………………………………….   17

CONCLUSIONES………………………………………………………………........    23

BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………….    24

1. INTRODUCCION

La ingeniería aplica principios físicos y de otra índole, para resolver necesidades y deseos de una sociedad. En este orden de ideas, la ingeniería mecánica, entre sus áreas del saber, resuelve problemas de climatización de diversa complejidad, para mejorar el confort humano, la salud, la seguridad y la calidad ambiental, entre otros aspectos.

Existen diversos factores importantes para lograr acondicionar cierto lugar, es necesario un estudio para concluir con un buen acondicionamiento. No existe un método único para su aplicación en la instalación pero requiere de mucha atención los pasos siguientes: estudios de planos, cálculo de carga térmica, selección del equipo adecuado, diseño del sistema de ductería, instalación y puesta en marcha.

Las unidades manejadoras de aire son capaces de tratar los tres parámetros elementales de la calidad del ambiente climatizado que se resumen son: renovación y limpieza del aire, control de la temperatura (durante cualquier época del año) y de la humedad relativa adecuadas. Su objetivo es suministrar un caudal de aire tratado o acondicionado para ser distribuido por una red de conductos a los espacios habitados.

1. OBJETIVOS

1. OBJETIVO GENERAL

Desarrollar un programa en EES para realizar mediante la utilización de los dos bloques conceptuales el diseño de una UM, que muestre el Calor sensible y el calor latente transferido por dicha unidad bajo distintos escenarios de cálculo.

2.1.     OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Realizar los Procedimientos para calcular geometría y coeficientes de transferencia de calor usando las referencias bibliográficas suministradas.
• Variar solo el flujo másico de aire
• Variar solo la temperatura de bulbo húmedo del aire a la entrada
• Variar la profundidad del evaporador (número de filas cruzadas por el aire L3=Nfilas*St)

1.  DATOS GEOMETRICOS DE LA UNIDAD MANEJADORA

Para el análisis de la unidad manejadora del sistema de aire acondicionado propuesta en clase se deben conocer las condiciones iniciales en la operación. Según el catalogo DX, Intercal se escoge los datos geométricos de la unidad:

[pic 1]

La unidad utiliza tubos aletadas tipo anular, la configuración del arreglo de tubos en la unidad es en forma escalonada.

[pic 2]

[pic 3]

Con los datos geométricos de la unidad se establece la condición de los bancos de tubos para este caso el arreglo de bancos es escalonado, se calcula el área mínima de paso  del aire sobre el banco, para esto se tiene en cuenta las constantes a’, b’ y c’  los ángulos de inclinación 30°, 60°, y 45°.

[pic 4]

1. COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR EXTERIOR EN EL BANCO DE TUBOS

Para calcular las propiedades del aire que se requiere una temperatura promedio, por lo cual es necesario suponer una temperatura de superficie.  Y sabiendo que la temperatura del aire a la entrada es de 27°C se calcular las propiedades.[pic 5]

[pic 6]

Como se comentó antes la configuración del banco de tubos es escalonada, se escogió de ese modo porque es más eficiente el flujo de calor que la configuración lineal. A la hora de diseñar un banco de tubos se busca un compromiso, una transferencia de calor eficiente, y una caída de presión baja; de lo contrario se necesitará de una bomba más eficiente para transportar el flujo, lo que puede implicar un incremento en los costos.

Ahora se calcula la velocidad máxima  que pasa el aire, que depende del flujo másico, densidad y del área mínima de paso.

[pic 7]

Teniendo la velocidad máxima se calcula el Reynolds máximo. Para un tubo circular el diámetro hidráulico es igual al diámetro exterior.

[pic 8]

Como se usa aletas anular y  el número de Reynolds está en el rango   se usa la correlación de Briggs y Young .[pic 9]

[pic 10]

Con j hallada se puede calcular el coeficiente externo con el factor de Colburn

 [pic 11]

Con el programa ees se resuelve y se obtiene los resultados:

Como se observa el coeficiente de convección del aire externo es el esperado que se obtiene del ambiente en la unidad manejadora, por el cálculo de las ecuaciones de Briggs y Young y el coeficiente de Colburn, logrando que el diseño geométrico de la unidad manejadora sea optimo y eficiente.[pic 12]

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