Tranferencia De Calor

“DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERENCIA CALOR EN SECADEROS ROTATIVOS DE CASCARA DE LIMON”

ARTICULO N°1

MARCO TEORICO

Conductividad Térmica

La conductividad térmica es una característica de todo material que representa la resistencia que este ofrece al flujo de calor.

La conductancia es la inversa de la resistencia al calor, y a su vez tiene dimensiones de Btu/(h)(°F), esta es una propiedad característica de todo el material. Cuando la conductancia se reporta para una cantidad de material de un pie de grueso con un área de flujo de calor de un 〖ft〗^2 , la unidad de tiempo 1 hora y la diferencia de temperatura 1 °F, se llama conductividad térmica y se denota con la letra k. La conductividad térmica varía con la temperatura: pero no siempre en la misma dirección. La conductividad térmica puede variar para muchos materiales, sobre todo en el caso de los metales, la presencia de impurezas puede provocar variaciones del 50 % al 75 %. Al usar conductividades térmicas, se debe recordar que la conducción no es el único método de transferencia de calor y que, sobre todo con los líquidos y gases, la radiación y la convección pueden ser mucho más importantes.

Al determinar las conductividades térmicas aparentes de sólidos, como los granos de carbón o corcho granulado, se descubrió que circula aire dentro de la masa de los sólidos granulares. Cuando se determina la conductividad de una mezcla de sólidos porosos y no homogéneos, el coeficiente observado de temperatura puede ser mucho mayor que para un sólido homogéneo solo, porque se transfiere calor no solo por el mecanismo de conducción, sino también por convección en la las bolsas de gas y también por radiación de superficie a superficie de las partículas individuales.

Se demostró que la conductividad térmica de los líquidos aumenta solo unas cuantas unidades de porcentaje a una presión de 1000 atm. La conductividad térmica de algunos líquidos varía con la temperatura a través de un máximo. Con frecuencia es necesario que el ingeniero estime las conductividades térmicas de determinados materiales.

Coeficiente Global de Transferencia de Calor

El coeficiente global se obtiene a partir de los coeficientes individuales y de la resistencia de la pared del tubo en la forma que se indica seguidamente.

De la ecuación de velocidad de transmisión de calor a través de la pared de un tubo la cual viene dada por la siguiente expresión:

dq/(dA_L )=(k_m (T_wh-T_wc))/x_w

Donde:

T_w-T_wc= Diferencia de temperatura a través de la pared del tubo

K_m= Conductividad térmica de la pared

X_w= Espesor de la pared del tubo

dq/(dA_L )= Densidad de flujo local de calor, basada en la media logarítmica de las áreas interior y exterior del tubo.

RESUMEN

SECADO DE SOLIDOS

Consiste en separar pequeñas cantidades de agua u otro liquido de un material solido con el fin de reducir el contenido de líquido residual hasta un valor aceptablemente bajo. El secado es habitualmente la etapa final de una serie de operaciones.

Los equipos de secado pueden clasificarse en:

1) S. adiabáticos o directos: secaderos en los que el sólido se encuentra directamente expuesto a un gas caliente.

2) S. no adiabáticos o indirectos: secaderos en los que el calor es transmitido al solido desde un medio externo, por ejemplo una superficie metálica con la que el sólido este en contacto.

3) S. directos indirectos: secaderos que combinan ambas técnicas de secado

FUNDAMENTOS DEL SECADO

Debido a la gran variedad de materiales que se secan y a los muchos tipos de equipo que se utilizan, no existe una sola teoría del secado que comprenda todos los materiales y tipos de secado.

Secador Rotatorio

Consiste en una carcasa cilíndrica giratoria, dispuesta horizontalmente o ligeramente inclinada hacia la salida. Al girar la carcasa, unas pestañas levantan los sólidos para caer después en forma de lluvia a través del interior de la carcasa. La alimentación entra por un extremo del cilindro y el producto seco se descarga por el otro.

Los secaderos rotatorios se calientan por contacto directo del gas con los sólidos , por el gas caliente que pasa a través de un encamisado externo, o por medio de vapor de agua que condensa en un conjunto de tubos instalados sobre la superficie interior de la carcasa.

Partes del secador rotatorio con aire caliente en contracorriente:

A- carcasa del secadero

B- rodillos para el soporte de la carcasa

C- engranaje

D- campana de descarga de aire

E- ventilador que conecta con la chimenea

F- conducto de alimentación

G- pestañas elevadoras

H- descarga de producto

J- calentador de aire

Para materiales que pueden calentarse a temperaturas elevadas, como minerales, arena, piedra caliza, arcillas, etc., se puede utilizar un gas de combustible como gas de secado. Para sustancias que no pueden calentarse excesivamente, como ciertos productos químicos cristalinos como sulfato de amonio y azúcar de caña, se puede utilizar aire caliente. Esta construido de cobre por su alto coeficiente de transferencia de calor.

Es sencillo razonable y versátil y en consecuencia, es adecuado para el secado de una amplia gama de materiales, en forma rápida y bajo costo unitario cuando se trata de grandes cantidades.

Con el desarrollo del modelo matemático semiempírico se obtuvo una correlación estadística para la predicción de los coeficientes globales volumétricos de transferencia de calor, y con esto facilitando el cálculo de los balances de masa del sistema de secado, el balance de energía en el secadero y especialmente la Q_corr = Calor transferido.

Obteniendo como resultado final la ecuación del coeficiente global volumétrico de transmisión de calor para secaderos rotativos de cascara de limón, siendo la siguiente:

Ua=1.70 G^(0.663)/D^(0.748)

Donde:

Ua= Coeficiente global volumétrico de transmisión de calor

G= caudal másico del gas secante por unidad de área transversal del secador kg/(hm^2 )

D= diámetro del secadero en m.

Revista industrial y agrícola de Tucumán

versión On-line ISSN 1851-3018

Rev. ind. agríc. Tucumán v.82 n.1-2 Las Talitas ene./dic. 2005

ARTÍCULOS ORIGINALES

Determinación

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