reporte de practica (version revisada)
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laboratorio de tranferenciade calor convenccion forzadaTRANSCRIPT
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICOINSTITUTO MINATITLÁN
ASESOR: DOC. ROBERTO RAMÍREZ MEZA
INTEGRANTES RODRÍGUEZ CRUZ JONATHAN DE LA CRUZ SOTO ÁNGEL GUILLERMOFÉLIX RIVERA JOSÉ GUADALUPELÓPEZ HERNÁNDEZ ERICK FRANCISCODÍAZ RAMOS RUBÉN DE JESÚS
MINATITLÁN VERACRUZ A 9 DE OCTUBRE DE 2015
INFORME DE LABORATORIO 2INTERCAMBIADOR DE CALOR
ENFRIADOR DE ACEITE (CORAZA Y TUBO).
INDICE
Contenido
INTRODUCCIÓN................................................................................................5
OBJETIVOS........................................................................................................7
CAPITULO 1.......................................................................................................9
DESCRIPCION DE LA INSTALACION AGUA-ACEITE.......................................
TUBERIA....................................................................................................10
LLAVES DE PASO.....................................................................................11
TANQUE DE ACEITE................................................................................11
TANQUE DE AGUA...................................................................................12
CONDENSADOR.......................................................................................12
INTERCAMBIADOR DE PLACAS..............................................................13
BOMBA DE AGUA.....................................................................................14
ESQUEMA EN EXCEL DE LA INSTALACION...................................................
CAPITULO 2.....................................................................................................17
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA:....................................................................
METODOLOGIA.................................................................................................
CALCULOS POR INTERIOR.....................................................................18
CALCULO DE NÚMEROS ADIMENSIONALES........................................19
CÁLCULOS POR EXTERIOR....................................................................22
NUMEROS ADIMENSIONALES................................................................23
CAPITULO 3.....................................................................................................27
RESULTADOS EN HYSYS................................................................................
CAPTURAS DE PANTALLA......................................................................27
CONCLUSION..................................................................................................31
BIBLIOGRAFÍA.................................................................................................33
INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN
Los intercambiadores de calor son aparatos que permiten el calentamiento o
enfriamiento de un fluido, ya sea líquido o gas, por medio de otro fluido a
diferente temperatura y separado por una pared metálica.
Algunos de los tipos de intercambiadores más utilizados en la industria son los
intercambiadores de tubo y carcasa (coraza), los cuales están compuestos por
tubos cilíndricos, montados dentro de una carcasa también cilíndrica, con el eje
de los tubos paralelos al eje de la carcasa.
En esta práctica de laboratorio, llevaremos a cabo una prueba, para observar
el funcionamiento del intercambiador de calor de tubo y coraza enfriador de
aceite. Para ello utilizaremos dos fluidos, agua y aceite, los cuales entraran
frio y caliente respectivamente, para luego hacer un cambio de temperatura. Se
espera que el aceite se enfríe a partir del intercambio de calor que ocurrirá
debido al agua fría entrante.
Dicha práctica tendrá lugar el día 29 de octubre del presente año, y
será asesorada por el Doc. RAUL RAMIREZ MESA quien observará y
explicará en caso de ser necesario, algunas cuestiones que surjan durante
dicha práctica, también contaremos con la presencia de personal de
residencias quienes nos orientarán en el proceso. Dicho evento tendrá lugar en
el aula LIE de laboratorio del instituto tecnológico de México campus Minatitlán
en el horario de 9:00 A 10:00 AM.
OBJETIVOS
OBJETIVOS
1.- Evaluar coeficientes de conductividad térmica del intercambiador de
calor con los datos obtenidos por computadora.
2.- Evaluar el coeficiente global de transferencia de calor en forma teórica y
experimental.
3.- Describir la instalación de forma detallada
4.- Evaluar datos en hysys
5.- Leer adecuadamente las temperaturas en los puntos de control del
intercambiador.
6.- Conocer las características y el funcionamiento de un intercambiador de
calor de tubo y coraza operado a contra corriente.
7.- Concluir la práctica de manera objetiva de acuerdo a los resultados
obtenidos.
CAPITULO 1
CAPITULO 1
DESCRIPCION DE LA INSTALACION AGUA-ACEITE
Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir
calor entre dos medios, que estén separados por una barrera o que se
encuentren en contacto. Son parte esencial de los dispositivos de calefacción,
refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y
procesamiento químico.
Este intercambiador de calor es de una fase carcasa y una fase tubo con 9
tubos internos, tiene una entrada de agua y una de salida, tiene dos entradas
de aceite y dos salidas de aceite, según las válvulas q cierres saldrá el aceite.,
como se muestra en la figura 1.1
Figura 1.1
Este otro intercambiador de calor es más chico, tiene solo un tuvo, su
función en esta instalación es la salida del agua este la transfiere al tanque de
agua, como se muestra figura 1.2
Figura 1.2
TUBERIA
Esta tubería esta puesta en toda la instalación sus medidas son de
aproximadamente de 1 pulgada, cada una de las tuberías está conectada en
las entradas y salidas del agua y del aceite, cabe aclarar que el aceite esta
conectadas con sus propias tuberías y estas son diferentes del agua, como se
muestra en la figura 1.3 y 1.4
Figura 1.3
Figura 1.4
LLAVES DE PASOUna llave de paso o llave de corte, es un dispositivo, generalmente de
metal, alguna aleación o más recientemente de polímeros o de materiales
cerámicos, usado para dar paso o cortar el flujo de agua u otro fluido por una
tubería o conducción en la que está inserto.
Estas llaves nos ayudan a cerrar los tubos, estos nos sirve para regular las
entradas y salidas del agua y del aceite dependiendo de cómo las ocupemos y
en que tanque las queremos llevar, como se muestra en la figura 1.5
Figura 1.5
TANQUE DE ACEITE
En este tanque está el aceite que se necesita en la instalación para el
intercambiador de calor, está en temperatura normal y este pasa en las
tuberías para intercambiar calor con el agua como se presenta en la figura 1.6
Figura 1.6
TANQUE DE AGUAEn este contenedor está el agua a una temperatura ambiente, el agua
nos ayuda al proceso de conducción de calor por convección forzada, esta se
introduce en el intercambiador de calor y el aceite hace que su temperatura
cambie, este tanque esta sellado como se muestra en la figura 1.7
Figura 1.7
CONDENSADOR
Un condensador térmico es un intercambiador de calor entre fluidos, de
modo que mientras uno de ellos se enfría, pasando de estado gaseoso a
estado líquido, el otro se calienta. Se fabrican en tamaños y disposiciones
diversas para ser empleados en numerosos procesos térmicos, este más que
nada es el que hace q los fluidos cambien su temperatura, así como se
muestra en la figura 1.8
Figura 1.8
INTERCAMBIADOR DE PLACASEl intercambiador de calor de placas está diseñado para proporcionar
rendimiento máximo de transferencia de calor de un líquido a otro, o de vapor a
líquido .Esta compuesto por una serie de placas metálicas con empaques
dispuestos alternadamente y sujetos con tornillos entre los marcos (placa fija y
móvil) de los extremos para formar canales por los cuales circula un medio
caliente y uno frio .El fluido caliente circula en un lado de la placa mientras el
fluido frio lo hace en el lado contrario, mientras la placa misma proporciona el
medio más económico de transferir calor de un fluido a otro. Los empaques
montados en las placas sellan los canales y dirigen el flujo. Se presenta en la
figura 1.9
Figura 1.9
BOMBA DE AGUA
Esta bomba de agua es de 1 caballo de fuerza y es el que impulsa el
agua a circular en la tubería y en todo el sistema del intercambiador de calor,
se muestra en la figura 1.10
Figura 1.10
ESQUEMA EN EXCEL DE LA INSTALACION
Este es el esquema de la instalación en Excel del intercambiador de
calor por convección forzada de interior, como se muestra en la figura 1.11 y
1.12
Figura 1.11
Figura 1.12
CAPITULO 2
CAPITULO 2
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA:
1.-primero verificamos que todas las válvulas estén cerradas.
2.-luego abrimos las entradas de agua fría y de aceite caliente.
3.-checamos que estén bien cerrados los termopares
4.-en el centro de comando, encendemos primero la bomba de agua, donde las
temperaturas y presiones son menores.
5.-cuando está completamente inundado, abrimos la bomba del aceite.
6.-observamos la gráfica de temperaturas en el programa de la computadora.
7.-activamos la tarjeta capturadora de datos para que nos muestre los
resultados obtenidos en una tabla.
8.-por ultimo apagamos el intercambiador, contrario a como lo encendimos,
primero la bomba de aceite, y por último la de agua.
9.-abrimos las salidas para vaciar el intercambiador.
10.-exportamos los datos a Excel.
FIGURA 2.1
METODOLOGIACALCULOS POR INTERIOR
Área hidráulica y velocidad.
FIGURA 2.2
CALCULO DE NÚMEROS ADIMENSIONALES
Calculo del número de Reynolds
FIGURA 2.3
Cálculo del número de Prandtl.
FIGURA 2.4
Cálculo del número de nusselt y de Hi (coeficiente de transferencia de
calor por interior).
FIGURA 2.5
CÁLCULOS POR EXTERIOR
Área hidráulica y velocidad.
FIGURA 2.6
NUMEROS ADIMENSIONALESComo es lado coraza, para calcular el coeficiente He, es necesario
obtener un diámetro equivalente como se ve en la figura 2.7. También
calculamos los números adimensionales.
FIGURA 2.7
Cálculos de los números de Prandtl y Nusselt
FIGURA 2.8
Por ultimo calculamos el coeficiente de transferencia de calor externo (He)
FIGURA 2.9
CAPITULO 3
CAPITULO 3
RESULTADOS EN HYSYSCAPTURAS DE PANTALLA
FIGURA 3.1
FIGURA 3.2 FIGURA 3.3
FIGURA 3.4 FIGURA 3.5
FIGURA 3.6 FIGURA 3.7
FIGURA 3.8
CONCLUSION
CONCLUSION
En esta práctica investigamos un intercambiador de calor de tubo y carcasa.
Hemos observado como ocurre el cambio de temperatura en ambos fluidos
dentro del intercambiador al hacerlos fluir dentro de los tubos y por el lado
carcasa, ya que ambos líquidos están a diferente temperatura. Hemos
constatado mediante el cálculo a mano y en hysys que se trata de régimen
laminar.
Constatamos que existe una diferencia aceptable entre el coeficiente de
convección (pared del tubo y aceite) experimental y el hallado mediante el
software de hysys, presumiblemente por condiciones no estables.
BIBLIOGRAFIA
BIBLIOGRAFÍA
Çengel, Junus A. Transferencia de calor. McGraw-Hil, s.f.
CONVECCION. PI-DIR. s.f. http://pi-dir.com/.
CRANE. TABLAS ACCESORIOS Y TUBERIAS . s.f.
DR., RAMIREZ MESA ROBERTO. «notas de clase "transferencia de calor".» En conveccion forzada. unidad 1, s.f.
EPSEM. s.f. http://epsem.upc.edu.
Manrique Valadez, José Ángel. Transferencia de Calor Segunda Edicion. Alfaomega Grupo Editor, 2002.
WIKIPEDIA. s.f. http://www.wikipedia.com.
