Intercambiadores de calor

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE[pic 1]

FACULTAD DE INGENIERÍA

Departamento de Ingeniería Mecánica

INTERCAMBIADORES DE CALOR

Ariel Alejandro Villegas Rodríguez

Profesor Guía: Victor Martinez

Santiago – Chile

2019

Resumen

Para esta experiencia se presentan dos tipos de intercambiadores de calor, el de Placas soldadas y el intercambiador de calor de tubo y coraza. Durante el trabajo de este informe se determinarán el calor absorbido por el fluido en ambos y además se obtiene la eficiencia. Para el IC de placas soldados se obtuvo una mayor eficiencia que su contraparte, donde se presenta unas dificultades para hallar los valores teóricamente correctos.

Objetivo General

Evaluar la operación térmica de un intercambiador de tubos y coraza y un intercambiador de placas mediantes los métodos LMTD y NTU.

Objetivos Específicos

• Determinar los coeficientes globales de transferencia de calor para cada ensayo realizado.
• Determinar la eficiencia de los intercambiadores de calor.
• Caracterizar los intercambiadores de placas y de tubos y coraza.

Método Experimental.

Previo a una explicación realizada por el profesor, sobre el funcionamiento de los intercambiadores de calor y las variables a estudiar, se procede a iniciar el laboratorio con los dispositivos a estudiar.

Se utilizara un Intercambiador de calor por placas soldadas donde calentaremos un caudal de agua, intercambiando calor con vapor proveniente de una caldera.

El fluido frio (Cold) será provisto por la cañería inferior, el cual variaremos su caudal mediante la llave de paso, será expulsada por la una de las cañerías inferior, indicadas en la figura 1. Mientras que el fluido caliente (Hot) será provisto por la cañería superior procedente de la caldera, esta no tendrá su caudal regulado, se monitorea su presión por el manómetro análogo presente, y será despedida del intercambiador de calor, pasando previamente por una trampa de vapor, el cual condesara el fluido y será expulsada por una de las cañerías inferior indicada en la figura 1.

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Ilustración 1 Intercambiador de calor por placas soldadas.

Por ende, primero que todo se medirá la temperatura presente en el fluido frio, el cual pasara por el intercambiador de calor, pero sin participación del flujo caliente. Se mide la temperatura con un termómetro con termocupla de inmersión a la salida del sistema del flujo frio.

El desarrollo del experimento consistirá en medir las temperaturas de salida de ambos flujos, su flujo másico, la presión de entrada presente en el vapor de la caldera. Los cuales se realizara en 5 diferentes mediciones donde se varía el caudal de entrada del flujo frio.

Se realiza el siguiente procedimiento para cada serie de mediciones:

• Se ingresa los flujos caliente y frio al sistema y se mide la temperatura a la salida de la cañería cuando sea estable, al mismo tiempo.
• Se registra la presión del flujo caliente mediante el manómetro.
• Con una probeta, para registrar el flujo másico se tomara el flujo que expulsara el sistema con la probeta, donde se medirá el tiempo que tomo capturar el flujo. Luego se masara la probeta con el fluido en una balanza digital. Se realiza este procedimiento tanto como el flujo caliente como el flujo frio.
• Una vez realizado los pasos anteriores, se modifica el caudal del flujo frio. Cabe destacar dos detalles antes de avanzar con el experimento.

El Manómetro análogo presenta una escala particular, el cual desde 0 a 1 bar, presenta 9 escalas, donde de 0 a 0,5 bares presenta un rango de 0,125 bar, posterior de los 0,5 bares, presenta un rango de 0,1 bar.

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Ilustración 2 Manómetro.

Procure también de medir la masa de la probeta sin ningún fluido presente.

Posteriormente, se realiza el mismo experimento en otro intercambiador de calor, este presente el mismo funcionamiento que el anterior, en base a placas.

Aquí el flujo frio es provisto por la cañería inferior indicada en la figura 4, y la salida de este también está presente en la figura 1, junto con la salida del flujo caliente con su respectiva trampa de vapor.

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Ilustración 3Intercambiador de calor por tubo y coraza

El flujo caliente es provisto por la caldera por la cañería superior, poseyendo también en su cañería un manómetro.

De manera similar se realiza las mediciones del intercambiador de calor anterior, se realiza dos series de mediciones, variando el caudal del flujo frio.

Materiales.

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