Practica 9 CONDENSACIÓN DE VAPOR

Practica 9  CONDENSACIÓN DE VAPOR

1. INTRODUCCIÓN

La condensación es el cambio de fase de la materia que se encuentra en forma gaseosa (generalmente vapores) y pasa a forma líquida. Es el proceso inverso a la vaporización.

El proceso de condensación suele tener lugar cuando un gas es enfriado hasta su punto de rocío, sin embargo este punto también puede ser alcanzado variando la presión. El equipo industrial o de laboratorio necesario para realizar este proceso de manera artificial se llama condensador.

La condensación es esencial para el proceso de destilación, un proceso muy importante tanto para el trabajo en el laboratorio como para aplicaciones industriales.

El hecho de que la condensación sea un proceso natural, el llamado rocío, provoca que sea de gran utilidad para conseguir agua: Podemos encontrar muchas estructuras creadas con el único propósito de conseguir agua a partir de la condensación, como el caso del estanque de rocío o un colador para recoger la humedad del aire. Muchos de los sistemas que se usan para recoger agua a partir de la condensación son usados para aprovechar y mantener la humedad de la tierra en zonas con una avanzada desertificación en proceso. Algunas organizaciones educan a los habitantes de dichas zonas para ayudarles a afrontar la situación.

El vapor se utiliza en muchos procesos tecnológicos como agente de calentamiento por condensación.

En esta práctica se realiza un análisis tecnológico para un enfriador-condensador con agua para establecer un balance térmico, determinar el valor del coeficiente global de transferencia de calor y el coeficiente de convección de transferencia de calor interior y exterior.

Se utiliza el equipo de destilación para generar vapor por calentamiento eléctrico y el sistema refrigerante (intercambiador tubo en tubo) para condensar el vapor. El condenso resultado se enfría en el tubo interior del intercambiador y por el espacio anular circula agua de enfriamiento en contracorriente. Se mide el caudal de condensado y de agua de enfriamiento y las temperaturas de entrada y salida de los dos flujos que intercambian calor.

1. OBJETIVOS

• Realizar el balance térmico del condensador-enfriador para determinar el flujo térmico intercambiado
• Determinar el coeficiente global de transferencia de calor para el condensador-enfriador
• Determinar los coeficientes convectivos de transferencia de calor

1. MATERIALES

• Equipo de destilación con cabezal con orificio para medición de temperatura
• Tubo refrigerante
• Tanque de nivel constante con mangueras y llave de control del caudal
• 3 termómetros
• Cronometro
• Flexómetro
• Vernier
• 2 soportes universales  con pinzas para el balón de destilación y el tubo de refrigeración
• Vaselina
• Placa de calentamiento con agitador magnético
• 2 probetas  de 100 ml y 200 ml
• Balon de vidrio
• Electrodos metalicos

1. PROCEDIMIENTO

Primeramente medimos el diámetro interior, di y el diámetro exterior, de  del tubo interior del condensador de vidrio, el diámetro interior del tubo exterior del condensador y la longitud efectiva de transferencia de calor del tubo interior del condensador

[pic 1]

Realizamos el montaje del aparato conformado por el balón de vidrio, los electrodos metálicos conectados con la placa de calentamiento con agitador mecánico, la llave de entrada de agua para la alimentación discontinua del agua, el tubo de unión (aislado térmico) del balón de vidrio con el tubo interior del condensador-enfriador (con una ligera inclinación) , el termómetro para la medición la temperatura del vapor de agua. Donde se considera que el vapor generado es vapor saturado (seco).

Usamos otro termómetro para medir tanto temperatura del condensado como la que entra al enfriador condensador. También medimos el caudal del flujo caliente y el caudal del agua de enfriamiento con dos probetas, el vaso de nivel constante, las respectivas llaves que forman parte del aparto son la llave de red de agua, canalización y la del control del caudal de agua de enfriamiento. A continuación explicamos en orden como se realizaron las mediciones.

Después de que se montó el equipo llenamos tres cuartos el balón de destilación, aseguramos el nivel constante en el vaso 11. Abrimos la llave 14 para regular la alimentación con agua de enfriamiento el condensador. Posteriormente encendimos la placa de calentamiento y esperamos la ebullición de agua en el balón. Registramos la medición de las 4 temperaturas características hasta que el sistema entra en estado estacionario (las temperaturas se mantienen constantes). Las cuales son: temperatura del vapor, tc1, temperatura del condensado, tc2, temperatura de entrada del agua de enfriamiento, tr1,temperatura de salida de agua de enfriamiento, tr2

Medimos con probeta y cronómetro el caudal de condenso, mc en kg/s y el caudal de agua de enfriamiento, mr en kg/s. Repetimos las mediciones después de 10-15 minutos. Finalmente cerramos la alimentación de agua fría del condensador y la alimentación con agua del vaso 11.

Descripción del montaje:

1 -Balón de vidrio

2- Electrodos metálicos conectados a la red eléctrica por el intermedio del  transformador 3. Se reemplaza con la placa de calentamiento con agitador mecánico

4- Llave de entrada de agua para la alimentación discontinua del agua

5- Tubo de unión (aislado térmico) del balón de vidrio con el tubo interior del condensador-enfriador 6 (con una ligera inclinación)

7- Termómetro para medir la temperatura del vapor de agua. Se considera que el vapor generado es vapor saturado (seco)

8- Termómetro para medir temperatura del condensado

9- Línea salida del condenso

10- Probeta para medir el caudal del flujo caliente

11- Vaso de nivel constante

12- Llave para la red de agua

13- Llave para la canalización

14- Llave control del caudal de agua de enfriamiento

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