INFORME LABORATORIO 1: INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CORAZA Y TUBOS

ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA, UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER LABORATORIO DE SISTEMAS TÉRMICOS GRUPO B2 – SUBGRUPO 08[pic 1]

9 DE MARZO DEL 2019, II SEMESTRE ACADÉMICO DE 2019

INFORME LABORATORIO 1: INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CORAZA Y TUBOS

INTRODUCCIÓN

Para mejorar la relación de área volumen y disminuir los puntos conflictivos de posibles filtraciones se dispone de este tipo de equipos, que contiene un gran número de tubos (haz de tubos) en una carcasa de sección circular.

 Los tubos están fijos en una placa (hoja de tubos) que permiten su flujo hidrodinámico independiente del flujo que fluye por la carcasa. Para mejorar las condiciones de transferencia de calor por el lado de la carcasa, en esta se disponen algunas placas deflectoras (bafles normalmente segmentados al 25% y su separación esta entre un 30% y 60% del diámetro interior de la coraza) que provocan en el lado de la carcasa un flujo parcialmente paralelo y cruzado en relación con el fluido que circula por los tubos.

Están claro que la disponer los bafles se aumenta las pérdidas de energía por el lado de la carcasa, y este aumento dependerá de la gran versatilidad, ya que se puede lograr con un solo equipo una gran variedad de configuraciones distintas.

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL

Estudiar el fenómeno de transferencia de calor en intercambiadores de calor de casco y tubos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

•        Identificar las partes que componen un intercambiador de calor de casco y tubos teniendo en cuenta su clasificación.

•        Verificar y comprobar las correlaciones existentes para el análisis de intercambiadores de calor de casco y tubos

•        Calcular los coeficientes de corrección para el coeficiente de transferencia de calor externo

•        Evaluar el efecto de separación para el análisis e transferencia de calor en los intercambiadores de calor de casco y tubos.

ESQUEMA GRÁFICO DEL BANCO (cambiar)

[pic 2]

DESCRIPCIÓN BÁSICA DE LOS COMPONENTES

• CALDERA: Genera el vapor que posteriormente ingresa al condensador para suministrarle calor al fluido que ingresará a los intercambiadores
• CONDENSADOR: Componente donde se permite el cambio de fase del vapor de agua a estado líquido.
• INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CORAZA Y TUBO: En este componente es donde se transfiere el calor entre el fluido proveniente del condensador y el agua de distribución.
• TERMCUPLAS: Miden las temperaturas de entrada y salida en el sistema.
• VALVULA DE GLOBO: Restringe o da el paso de los fluidos a la tubería. Válvula de globo permite o restringe el paso de los fluidos por la tubería.
• Termocuplas: Miden la temperatura de entrada y salida.

DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA DEL PROCESO

1. Verificar que la válvula de acceso de vapor al condensador del banco se encuentre cerrada.
2. Verificar que la válvula de acceso de agua del tanque de almacenamiento está cerrada, al igual que la válvula que permite el paso de agua hacia la caldera.
3. Encender la caldera y esperar la producción de vapor.
4. Purgar el sistema.
5. Abrir las válvulas que den paso al agua hasta el condensador.
6. Abrir las válvulas que den paso al agua proveniente de la bomba grande hacia los intercambiadores.
7. Abrir válvula de acceso de agua al tanque de almacenamiento
8. Encender bomba pequeña para alimentar el condensador y seguidamente los calentadores.
9. Encender la bomba grande para alimentar de abajo hacia arriba los intercambiadores por el casco.
10. Abrir la válvula de entrada de vapor al banco. El vapor entra al condensador por arriba y el condensado es recogido por una manguera ubicada en el lado izquierdo llegando al tanque de recolección. El vapor circula por el casco del condensador.
11. Tomar los caudales de las bombas.
12. Tomar las temperaturas a la entrada y salida de los intercambiadores leídas por las Termocuplas.
13. Repetir el procedimiento para diferentes caudales.

CALCULO TIPO

Tabla de datos

[pic 3]

[pic 4]

[pic 5]

[pic 6]

Datos Geométricos del Intercambiador de Calor de Casco y Tubos

𝐿𝑡𝑝   =12.7 [mm] "Paso de la Distribución de Tubos"

𝐿𝑝𝑙= 0 [mm] "Media Longitud de Placa de Partición"

𝐷𝑂𝑇𝐿= 87[mm] "Diámetro Hasta el Borde Externo del Haz de Tubos"

𝑁𝑠𝑠=0 [mm] "Numero de Placas de Sello"

𝐵𝑐=25 [%] "Corte del Deflector como Porcentaje de Diámetro de la Coraza"

𝐿𝑏𝑖=36.69 [mm] "Espaciamiento del Bafle Inicial"

𝐿𝑏𝑜= 𝐿𝑏𝑖 "Espaciamiento del Bafle Final"

𝐷𝑖𝑡=7.65 [mm] "Diámetro interior de los tubos"

𝐷𝑒𝑡=9.65 [mm] "Diámetro exterior de los tubos"

𝐷𝑠= 108 "Diámetro del casco"

Cálculo tipo

Los cálculos realizados son con los datos del Intercambiador 1.

Flujo másico:

[pic 7]

1. Casco

(2,15 + 1,85)

𝑄        =

= 8,6 ∗ 10−5[𝑚3/𝑠]

𝑝𝑟𝑜𝑚𝐶[pic 8]

(25,32 + 21,6) ∗ 1000

𝑇𝑝𝑟𝑜𝑚𝐶 =

27,12 + 31,54

= 29,33[°𝐶][pic 9]

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