Coeficiente Global De Transferencia

Coeficiente global de transferencia de calor

Objetivos

Determinar el coeficiente global de transferencia de calor en el flujo de un sistema

Fundamento teórico

El proceso de intercambio de calor entre dos fluido que están a diferentes temperaturas y separado por una pared sólida se realiza en dispositivos denominados intercambiadores de calor. Estos procesos se dan en muchas aplicaciones de ingeniería.

Los intercambiadores de calor son muy usados en refrigeración, aire acondicionado, calefacción, producción de energía, y procesamiento químico. Un ejemplo básico de un cambiador de calor es el radiador de un automóvil, en el que el líquido de radiador caliente es enfriado por el flujo de aire sobre la superficie del radiador. Se verán los principios de transferencia de calor necesarios para diseñar y/o evaluar el funcionamiento de un intercambiador de calor.

Los intercambiadores de calor se pueden clasificar según:

Arreglo del flujo

Flujo paralelo

Contraflujo

Flujo cruzado

Tipo de construcción

Doble tubo (tubos concéntricos)

Tubo y coraza

Compactos

Tipos de intercambiadores.

a) Tubos concéntricos en flujo paralelo,

b) Tubos concéntricos en contraflujo

c) Tubos y coraza en contraflujo

d) Con aletas y flujo cruzado.

Como en el proceso global, la transferencia de calor se puede expresar como:

Q ̇=μ xA x∆T

μ – coeficiente global de transferencia de calor

As – área que interviene en la transferencia de calor.

∆Tm – diferencia de temperatura media.

Utilizando esta relación en forma diferencial:

(δQ) ̇=μ x∆T_m xdA_s

Se puede llevar a la anterior y resolverla para hallar que:

ln (T_(h,out)-T_(c,out))/(T_(h,in)-T_(c,in) )= -UA_s (1/((m_h ) ̇xc_ph )+1/((m_c ) ̇xc_pc ))

De modo que la transferencia de calor es finalmente:

Q ̇=μ xA_s x∆T_lm

Donde: 〖∆T〗_lm=(〖∆T〗_1-〖∆T〗_2)/ln(〖∆T〗_1/〖∆T〗_2 ) es el término conocido como diferencia de temperatura media logarítmica, y que da nombre al método. Las diferencias de temperaturas corresponden a aquellas entre los dos fluidos en cada uno de los extremos del intercambiador

Materiales

Sensores de temperatura

Bomba peristaltica

Calentador

Tubos aislantes

Procedimiento experimental

Iniciar la operación de las bombas ; con un flujo de agua fría de 700ml⁄min

Iniciar el funcionamiento del calentador; flujo de agua caliente

Una vez operantes ambas maquinas se debe de tomar los respectivos flujo

Entrada de agua fría

Salida de agua fría

Entrada de agua caliente

Salida de agua caliente

Una vez terminado de tomar las cantidades de fujo tomas las medidas de la bomba de

Realizar los cálculos correspondientes para el calculo del coeficiente global de transferencia de calor

Resultados

Calculo del área de la bomba peristaltica

A=2π x r x L

A=2(3.14) x (1.6 cm)x (30.6 cm)

A=307.63

Promediando las temperaturas

Salida de agua fria Entrada de agua fria Entrada de agua caliente Salida de agua caliente

23 18 36 35

24 18 36 35

24.7 18.14 37 36

24.34 18.30 37 36

25.30 18.17 36 35

Agua fría

Entrada: 24.31˚C

Salida: 18.12˚C

Agua caliente

Entrada: 36.40˚C

Salida: 35.40˚C

Calculando diferenciales (ΔT / Δt)

∆t=24.31-18.12

∆t=6.19℃

∆T=36.40-35.40

∆T=1℃

Calculo del logaritmo medio de transferencia de calor

〖∆T〗_lm=(〖∆T〗_1-〖∆T〗_2)/ln(〖∆T〗_1/〖∆T〗_2 )

〖∆T〗_lm=(6.19℃-1℃)/ln((6.19℃)/(1℃))

〖∆T〗_lm=2.85℃

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