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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN

MATERIA: Laboratorio Experimental Multidisciplinario III

TRABAJO: Previo intercambiador de tubos y coraza 1

Alumno:

Molina González Javier

CARRERA: 118 - INGENIERÍA QUÍMICA

GRUPO: 2501 A

PROF: MARIA ELENA QUIROZ MACIAS

1.- Explique que es un intercambiador de calor.

Es un equipo de proceso en el que circulan generalmente dos fluidos en condiciones de temperatura diferentes, uno por el lado tubos y el otro por el lado coraza, con el fin de intercambiar calor a través de las paredes metálicas de los tubos de transferencia, sin que ocurra un contacto directo entre ellos. Lado tubos Llamamos así a los conductos por donde circula el fluido que pasa por el interior de los tubos de transferencia. Lado coraza o lado envolvente Se llama así al conducto por donde circula el fluido que baña a los tubos de transferencia. Presión de operación (Po) También conocida como presión de trabajo. Se define como la presión manométrica a la cual está sometido un equipo en condiciones normales de operación. Debemos tener presente que en el caso de los cambiadores de calor, se manejan dos presiones de operación, una por el lado de tubos y la otra por el lado de la coraza.

2.- Mencione los mecanismos en virtud de los cuales se transfiere el calor y explique en que consisten.

Conducción: Es la transferencia de calor a través de un material fijo.

Convección: Es la transferencia de calor entre partes relativamente calientes y frias de un fluido por medio de mezcla.

Radiación: Este mecanismo se refiere a la transferencia de energía radiante desde una fuente a un receptor en el que parte de la energía la absorbe el receptor y parte es reflejada por el.

3.- Mencione 3 diferentes tipos de cambiadores de calor e indique las diferentes clasificaciones y mencione los más comunes.

4.- Establezca que ecuaciones empleara para calcular experimentalmente el coeficiente global de transferencia de calor para el intercambiador empleado.

5.- Especifique que correlación utilizara para el cálculo teórico del coeficiente global de transferencia de calor para el intercambiador empleado.

Como la pared es delgada y el material es un buen conductor de calor es despreciable su resistencia térmica y el coeficiente global de trasferencia queda:

Uo=(hio*ho)/(hio+ho)

6.- Explique de que dependen los coeficientes de transferencia de calor.

Los factores que afectan al transporte por conducción se pueden ver en la ecuación de transferencia de calor.

Q = K A m(ΔT)

Calor = (Coeficiente de transferencia global de calor) (Área) (masa)(Cambio de temperatura)

El coeficiente de transferencia de calor K depende de varios factores que se calculan como:

(1/K) = (1 / ∑ (1/ k )) es decir como la suma inversa (resistencias) de todos los elementos distintos que constituyen al sólido y que permiten la transferencia de calor.

Los factores que afectan al coeficiente de transferencia de calor por conducción y radiación están:

La densidad, los materiales que están densamente empaquetados permiten que exista mayor área efectiva de conducción. Las resistencias por ensuciamiento se deben a la precipitación de sales y substancias que se depositan en las paredes internas y externas formando una capa.

El transporte de calor por radiación tiene un papel menos importante pero se realiza mediante emisión de energía radiante en forma de fotones del espectro infrarrojo y su importancia crece al aumentar la temperatura.

7.- ¿Que datos deberá tomar durante su experimentación?

Flujo volumétrico, tiempo, temperatura de fluido caliente a la entrada y salida al igual que el fluido frio, presión.

8.- Explique si la relación L/D influye en la transmisión calorífica y porque.

Son valores que afectan directamente el cálculo del coeficiente global de transferencia de calor y al modificarlos cambia totalmente.

U_exp=Q/(A*LMTD)

A=n_Tubos*L_Tubos*a

a=superficie por pie lineal

9.- Indique entre que valores deben estar comprendidos los coeficientes globales para el sistema agua-vapor.

Valores aproximados de los coeficientes totales para diseño los valores incluyen un factor de obstrucción total de 0.003 y caída de presión permisible de 5 a 10 lb/in2

Fluido caliente Fluido frio UD total

Vapor de agua Agua 200-700

*factor de obstrucción 0.001

10.- Investigue el nombre de las variables que intervienen en cada uno de los siguientes números adimencionales; Re, St, Nu, Pr, Pe y Gz.

Re: Reynolds

Relaciona los efectos inerciales y viscosos debido al movimiento del fluido.

Re=DG/μ

Nu: Nusselt

Este número relaciona la transferencia de calor total (molecular y turbulento) con la transferencia de calor por transporte molecular.

Nu=hD/k

Pr: Prandtl

Representa la capacidad del fluido para difundir momentum y energía interna por mecanismos moleculares y relaciona los perfiles de velocidad y temperatura.

Pr=Cpμ/k

Gz: Graetz

Relaciona la transferencia de calor para flujo laminar en fluidos que circulan dentro de tubos.

Gz=π/(4RePr(di/L))

Bibliografía

Donald Q. Kern, Procesos de transferencia de calor, Editorial Continental, S.A. de C.V, México

James R. Welty, Transferencia de calor aplicada a la ingeniería, Editorial Limusa, S.A. de C.V, México

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN

MATERIA: Laboratorio Experimental Multidisciplinario III

TRABAJO: Previo intercambiador de tubos y coraza 1

Alumno:

Molina González Javier

CARRERA: 118 - INGENIERÍA QUÍMICA

GRUPO: 2501 A

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