I. -
OBJETIVOS: Conocer y estudiar, estudiar, un intercambiador de calor de doble tubo y estudiar el flujo de calor rio rioóó y caliente sensible.
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Calcular experimentalmente el Ui (coeficiente global de transerencia de calor interno).
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Calcular experimentalmente el Ui teo teoóó rico.
II.
FUNDAMENTO TE TEORICO:
II.1. II .1.
Inte In terc rcam ambi biad ador or de ca caor or de de dob dobee t!bo t!bo::
El in inte terc rcam ambi biad ador or ma maóó s si simp mple le es in inte terc rcam ambi biad ador or de do dobl blee tu tubo bo o de tu tubo boss conceóó ntricos. conce ntricos. Este se muestra muestra en la figura figura 0., donde uno delos fluidos fluye fluye en el interior de una tuber!óa y el otro lo "ace en el espacio anular entre ambas ambas tuber!óas. as. #os fluidos deben circular en paralelo o en contracorriente. El intercambiador puede abricarse con un simple par de tubos adaptando las conexiones en los extremos, o con $ari arios os pa pare ress in inte terc rcon onec ecta tado doss en se seri rie. e. Es Este te ti tipo po de in inte terc rcam ambi biad ador ores es es uó ti till principalmentee para $elocidades de flujo bajas. principalment Figura - 01
%demaós cabe recalcar &ue undamentalmente estaón compuestos por una serie de tubos conceóntricos unidos unos a otros por medio de codos. 'or el interior de los tubos circulas los fluidos, generalmente el producto ocupa el espacio central mientras
&ue el fluido teó rmico se coloca en el espacio anular &ue &ueda libre entre los dos tubos. #os tubos &ue se emplean en la abricacioón de estos cambiadores pueden ser rectos o corrugados, obtenieóndose con estos uóltimos una mayor superficie de transerencia de calor y una mayor turbulencia en la circulacioó n. Estos cambiadores pueden tambieón construirse en un montaje multicanal en este caso se montan $arios tubos coaxiales posicionados de orma correcta por medio de cabeales &ue ademaós permiten la recuperacioó n de los dos fluidos al final de cada tramo. #os fluidos circulan, generalmente en contracorriente, en los canales anulares alternados ormados por los tubos conceóntricos. #os cabeales situados en los dos extremos de los tubos actuó an tanto de distribuidores como de colectores, suministrando un fluido a un conjunto de canales y recogiendo el otro fluido de otro conjunto. #a configuracioón corrugada de los tubos mantiene a los dos fluidos en un estado de turbulencia para conseguir la mayor eficiencia en la transmisioón de calor. II.".
#eneraidade$ $obre cambiadore$ de caor.
#os cambiadores de calor son el nuócleo central de un sistema de tratamiento teó rmico como la pasteriacioó n, por lo &ue a continuacioó n se exponen algunas de sus caracter!ós ticas mas importantes y los tipos mas utiliados en la industria agroalimentaria. II.".1. Circ!aci%n de o$ &!ido$. Existen dos opciones principales a la "ora de elegir la circulacioón de los fluidos en un intercambiador de calor los cuales son en paralelo y en contracorriente. a. F!'o en contracorriente. Como se $e en la figura 0*, en este caso la entrada de los dos fluidos se producen por los dos extremos opuestos de cambiador de calor. +e esta orma el producto al entrar se encuentra con el fluido teórmico &ue "a terminado su recorrido, y al salir se encuentra con el fluido teó rmico &ue acaba de entrar en el e&uipo.
Figura - 02
Saida de &!ido caiente
entrada de fluido caliente Saida de &!ido (ri%
El producto rioó se encuentra, a su entrada al intercambiador, con el medio caleactor mas rioó , y seguó n recorre el e&uipo se $a encontrando con el fluido caleactor cada $e mas caliente. El producto se calienta manteniendo en cada punto una pe&uen a dierencia de temperatura con el medio caleactor, como se muestra en la )ra&ica *1.
Grafica - 01
b. F!'o en +araeo.
El flujo en paralelo se produce cuando producto y fluido teórmico son introducidos en el intercambiador por el mismo extremo, como se $e en la figura *,. Figura - 03
En este caso el producto se encuentra a la entrada del e&uipo con el fluido teórmico a la maóxima temperatura, por lo &ue el salto teórmico inicial se ira reduciendo "asta &ue sea m!ónimo al otro extremo del e&uipo. En la grafica 0* se puede apreciar como e$oluciona las temperaturas en este caso. Grafica - 02
.
En un proceso con flujo en paralelo es imposible conseguir un mayor calentamiento del producto &ue el &ue se obtenida si se meclase !ósicamente con el fluido caleactor. Esta limitacioó n no existe cuando se utilia un proceso en contracorriente, en le &ue el producto se puede calentar "asta una temperatura ligeramente inerior a la de entrada del fluido teó rmico. III.
MATERIA-ES METODOS:
III.1. Materiae$/ -
E&uipo intercambiador de tubos conceó ntricos.
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-ermocuplas.
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Cronometro.
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'robetas.
III.". M0todo$/ -
Encender el e&uipo intercambiador de tubos conceóntricos en especial las resistencias &ue calentara el agua. Calentar "asta una temperatura entre 0/C y mantener estable las temperaturas.
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Conectar la entrada del agua r!óa para realiar el respecti$o intercambio de calor posteriormente cuando las temperaturas sean estables medir los caudales de salida de los fluidos rioó y caliente.
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Esperar &ue el sistema se estabilice para realiar las medidas de las temperaturas y posteriores caólculos.
IV.
RESU-TADOS CA-CU-OS:
IV.1. Re$!tado$/ 1e procede como indica la parte anterior (meótodos), el cual realiando las medidas respecti$as nos dan los siguientes datos Cuadro - 01
Grafica - 03
Grafica - 4
V. -
COC-USIONES: 1e conocioó y estudio, un intercambiador de calor de doble tubo y as!ó mismo estudiar el flujo de calor rioó y caliente sensible.
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1e calculo experimentalmente el Ui (coeficiente global de transerencia de calor interno).
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1e calculo experimentalmente el Ui teoó rico.
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1e "allo la eficiencia obtenida por el intercambiador de doble tubo &ue ue de 23.
VI. -
BIB-IO#RAFA: 4E%567'#81 C. 9. : 'roceso de -ransporte y 7peraciones Unitarias;. Compan !óa editorial Continental, 1.%. de =.
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#. ?7#6<%5 @ 9. C#%8A B%-8 , =D= :?undamentos de la 8ngenier!óa de %limentos; edit. Continental
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA QUÍMICA ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
TRANSFERENCIA DE CALOR AI -241
PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº ! TÍTULO "INTERCAMBIADOR DE CALOR DE DOBLE TUBO#
PROFESOR
$ I%&' SUARE( ACOSTA) P*+,
INTEGRANTES
$ YANCCE USCATA) C.,/*% R0. $ HEREDIA VILLALOBOS) D*3 *//
GRUPO
$ 5**0 1$ ./ 6 1$ 7/
FECHA DE EJECUCIÓN
$ 8 9 ! 9 21!
FECHA DE ENTREGA
$ 1! 9 ! 9 21!
