Intercambiador de Calor de Tubos Concentricos

 

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL  FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA  PRÁCTICA No 04  TÍTULO: Intercambiadores de Calor de Tubos Concéntricos  GRUPO N°:  INTEGRANTES:  FECHA DE REALIZACIÓN: FECHA DE ENTREGA: I. 

OBJETIVOS:

II.  III.  IV. 

RESUMEN: (Síntesis del trabajo escrito) MARCO TEÓRICO: (Breve síntesis teórico del sistema y/o fenómeno estudiado) ANÁLISIS DE DATOS: a.  Cuadro de Datos y Cálculos: (Para cada caso / sección)   Cuadro de Temperaturas, caudales y tiempo de estabilización.

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  Resistencias Térmicas y Coeficiente global de transferencia U.

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  Diferencia de temperaturas media logarítmica

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  Calor transferido q

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b.  Elaboración de Gráficos

  Elaborar las curvas de variación de temperatura vs tiempo para el fluido

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caliente y el frío tanto en la entrada como en la salida

  Bosquejo de la distribución de temperaturas para el fluido caliente y frío a lo

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largo del intercambiador

V.  VI. 

ANÁLISIS DE RESULTADOS PREGUNTAS / CUESTIONARIO   ¿qué se concluye de “R s”? (resistencia al ensuciamiento), ¿Influye en el

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coeficiente global de transferencia? ¿De qué depende este factor de impurezas?

  Se concluye, que cuando existe acumulación de impurezas en un tubería con

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el pasar de los años, esa resitencia ya no sería despreciable, debido a las sales e impurezas que pueda tener el fluido que transite por la misma se peguen en su parte interna y esto genere que se forme una capa, incapaz de permitirnos trasmitir calor de igual manera que al inicio de ciclo de vida de la tubería, lo que implica pérdida de eficiencia en el sistema. Si influye, y esto se da debido a que al incrementarse la capa de impurezas, en la parte interna del tubo; el fluido que transita por dicha parte, no trasfiere o gana la suficiente energía para que exista la trasferencia de calor debido a que esta resistencia se va incrementando por irse formando de impurezas. Este factor depende del espesor que se va formando al interior de la tubería y genere que la resistencia de ensuciamiento aumente y la trasferencia t rasferencia de calor disminuya.

  Teóricamente y de acuerdo al balance de energías, el calor transferido por

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ambos fluidos debería ser el mismo. En base a los resultados obtenidos discuta lo anterior.

Como se puede observar en las tablas … y …  … de los cálculos realizados, para la disposición del tubo 1 se puede observar que tanto en flujo en paralelo como en contraflujo se obtienen valores aproximados para los fluidos caliente y frío son: …… [W] y ……… [W] ……… [W] respectivamente; y para el tubo 1, para los fluidos caliente c aliente y frío tenemos: ….. [W] y …. [W]. …. [W]. Es posible observar que

 

existe una diferencia de calor transferido, la cual no es muy excesiva. Este fenómeno se debe a varias de las suposiciones que se realizaron durante el cálculo, como puede ser despreciar la resistencia del material. Adicionalmente a esto, se presenta que no se considera que las tuberías no se encontraban aisladas, la diferencia de d e temperatura entre el fluido cali caliente ente con el fluido frío es mayor a la deferencia entre la temperatura ambiente y la temperatura del fluido frío. Otra consideración es que se asume un mismo valor de factor de ensuciamiento para ambos fluidos, cuando en realidad el valor de este factor f actor debería ser ma mayor yor en la tubería que transporta fluido caliente. Durante el experimento no se considera el e l fenómeno de la convección que resulta en la tubería de fluido caliente en los tramos de transporte hasta llegar al intercambiador de calor. 

  Considerando las dimensiones de los tubos y caudales utilizados en la

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 práctica, calcule que longitud longitud debería tener un intercambiador intercambiador de calor de tubos concéntricos si la temperatura de salida del fluido caliente requerida es de 30°C. Considere una temperatura de entrada del fluido caliente de 65 °C y del fluido frío de 14 °C. Considere además que el intercambiador posee un aislamiento de espuma rígida de 2 cm de espesor. Realice el diseño para las dos disposiciones de flujo. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES (mínimo 3 conclusiones)

VII.  VIII.  BIBLIOGRAFÍA IX.  ANEXOS Conclusiones

Si se utiliza intercambiadores de calor de tubos concéntricos, al utilizar la disposición del flujo en paralelo la gradiente de temperaturas en ambos fluidos será mayor. Por otro lado, al utilizar una disposición en contraflujo la tasa de transferencia de calor disminuye y existe una limitante: no se 18 puede alcanzar temperaturas mayores o menores menores a la temperatura del fluido caliente y del fluido frío. El coeficiente global de transferencia de calor aumenta al no considerar lla a resistencia de ensuciamiento. Al desarrollar una película de suciedad, no existe una debida transferencia de calor ya que las pérdidas por fricción en las tuberías o en los accesorios y el mantenimiento preventivo y predictivo del sistema no es implementad implementado. o. Es posible calcular las pérdidas de calor en cada uno de los tubos si es que no se desprecia la resistencia de suciedad y la resistencia por conducción. Las mismas representan un flujo de calor significativo tanto en la disposición en paralelo y en contraflujo que afecta al coeficiente global de transferencia de calor Recoemndaciones:

Ser precisos al momento de medir el caudal. Tomar el tiempo preciso, con disposición a 90° de la probeta volumétrica y realizar la conversión respectiva para los cálculos. Asegurar que los hielos sean vertidos uniformemente y en el tiempo establecido por el dirigente de la práctica con el fin de obtener temperaturas estables. Manipular con cuidado el equipo de lectura de las temperaturas, debido a que se pueden malograr los botones y la práctica podría detenerse.