practica.- intercambiador de serpentín
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8/12/2019 Practica.- Intercambiador de Serpentn
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INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICAE INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADOR DE CALOR DE SERPENTIN.
INTEGRANTES:
Hernndez Domnguez Andrs Arturo
Lara Sarabia Ponciano
Lpez Hermenegildo Araceli
Nez Garca Natalia Gabriela
Rodrguez Ruz Ofelia
Villavicencio Muoz Octavio
Zamora Guerrero Edgar Benedicto
GRUPO:3IM60
EQUIPO:4
FECHA DE ENTREGA:15 DE NOVIEMBRE 2013
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Intercambiador de Calor de Tipo Serpentn
Tabla de Datos Experimentales
GvH2O
(L/min)
Pv
(kgf/cm2) Tv(C) Tc(C) Tc fro(C) tagua (C)tagua caliente
(C)
VV. Cond.
(L)
tV. Cond.
(min)
15 0.9 113 61 37 23 55 5.37 6.3
Secuencia de Clculos:
1. Gasto msico del agua:
La densidad del agua se obtiene de tablas de propiedades del agua a la temperaturamedia de la misma:
Como se tiene el gasto volumtrico del agua en unidades de, es necesario
convertir este dato a su respectiva equivalencia en
:
2. Gasto volumtrico del condensado:
3. Gasto msico del condensado:
La densidad del agua se obtiene de tablas a la temperatura media:
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4. Calor ganado o absorbido por el agua El del agua se obtiene de tablas a la temperatura media de la misma:
5. Calor cedido por el vapor
En la ecuacin anterior se considera tanto el calor latente ( ) como elcalor sensible ( ) del condensado, ya que existe tanto uncambio de fase (condensacin) como un decremento de la temperatura en el
condensado que fluye por el serpentn.
Para obtener , se lee en tablas de vapor su valor, con base en la presin o
temperatura de saturacin del agua. Con base en la presin de vapor leda en el
manmetro, ms la presin atmosfrica, se lee de vapor de la tabla A-12.a
Propiedades del vapor de agua saturado y agua saturada, Unidades del S.I., del libro
Flujo de Fluidos en Vlvulas, Accesorios y Tuberas, Crane:
De la tabla del libro citado, se tienen los siguientes valores:
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Pabs (bar) 1.6 1.66252 1.7
(KJ/kg) 2220.9 ? 2215.7
Mediante una interpolacin sencilla:
El Cp se obtiene de tablas de agua y vapor de agua a la temperatura media del
condensado:
6. Eficiencia Trmica del Equipo
7. Coeficiente global de transferencia de calor experimental
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Si el mezclado es homogneo, la temperatura promedio del agua del intercambiadorde calor es igual a la temperatura del agua a la salida
por lo que:
Segn dato de descripcin tcnica del equipo, el intercambiador de calor de tipo serpentn
tiene un rea de calentamiento de 0.516 , por lo tanto:
8. Temperatura de pelcula
9. Coeficiente de pelcula interior
Propiedades a
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( )
10. Coeficiente de pelcula exterior
Para este clculo las propiedades fsicas se evalan a temperatura de salida del agua
Debido a que los fluidos son agua (liquido y vapor) no son muy viscosos no se considera
la unidad el factor de correccin
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11. Coeficiente de transferencia de calor global terico
12. Desviacin porcentual de los coeficientes experimentales.
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DIAGRAMA DE FLUJO
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CONCLUSIONES INDIVIDUALES
Lara Sarabia Ponciano
Es de gran importancia para un ingeniero qumico industrial el conocimiento de los
fundamentos que rigen el funcionamiento trmico del equipo, ya que son de los equipos
de transferencia de calor ms utilizados a nivel industrial, debido a que ocupan un muy
reducido espacio, en comparacin con los otros, como lo son los condensadores, los
intercambiadores de calor de doble tubo, entre otros.
Se cumpli los objetivos fijados en la prctica conocer fsicamente los equipos: el
intercambiador de calor de camisa e intercambiador de calor de serpentn, tambin nos
dimos a la tarea de operar solamente el intercambiador de calor de serpentn debido al
corto tiempo que disponamos, en base a los clculos observamos que tuvo una eficiencia
relativamente muy buena una eficiencia del 99.2824 % es decir que casi la totalidad del
calor cedido del vapor se transfiri al agua, tuvimos a bien calcular el coeficiente global de
calor y se tuvo un % de desviacin muy alejado al terico, y con ello podemos concluir
que esto se debe a la falta de un aislamiento total del equipo, es decir que hubo
intercambios de calor con el entorno o ambiente y tambin quizs esta se debe a que no
se cuenta con equipos capaces de darnos lecturas exactas de los datos experimentales,
estos equipos son empleado en las diversas gamas de la industria alimenticia
primordialmente, y aun mas en fluidos viscosos debido a la influencia del agitador que
cuentan estos intercambiadores de calor, cuya funcin es la de homogenizar con respeto
a la temperatura, q se encuentra el fluido que se est en el recipiente o tanque donde se
encuentra el serpentn.
Lpez Hermenegildo Araceli
Con base a nuestros resultados del coeficiente de transferencia de calor terico y
practico, asi como el clculo del porcentaje de desviacin, se demostr que se opero de
manera poco eficiente ya que el porciento de desviacin fue de un 63%, el cual
representa una desviacin a los datos tericos y representando el mal manejo del equipo.
La variacin que se obtuvo fue creciento por distintos factores que afectaron la operacin,tal es el caso de la escacs del tiempo, el cual, no estamos 100% seguros que los datosque tomamos de las lecturas de los termopares en verdad eran del rgimen permanentecomo se deseaba llegar, tambin las condiciones del equipo, ya sea incrustaciones, otro
tipo de materia inerte dentro, y por supuesto, el calor que se pierde al ambiente de ambosintercambiadores ya que estos se encuentran expuestos al ambiente por la parte superior.
Se sabe que el intercambiador de calor de serpentn,ofrece mayor eficiencia encomparacin con el intercambiador de calor enchaquetado. En la bibliografa se presentaal intercambiador de serpentn como una mejor opcin, ya sea por la eficiencia de trabajoque entrega o por la facilidad de manejo y mantenimiento,
Ambos tipos de intercambiadores son muy utilizados en las industrias ya sea alimenticias,farmacuticas, etc.. y su uso se basa en el objetivo o criterio para el cual ser utilizado .
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Comparando los resultados de eficiencia obtenida, se puede concluir que el equipo realizauna buena transferencia de calor, ya que la eficiencia obtenida fue de 99%; cabemencionar que los precalentadores instalados en el equipo no se encontraban enfuncionamiento. Existen factores que afectan la transferencia de calor, uno de ellos ytalvez el ms importante es la incrustacin que se deposita en el interior de los tubos,provocando obtener resultados errneos, reflejados en el porciento de desviacin
obtenido.
Villavicencio Muoz Carlos Octavio
El intercambiador de serpentn resulto ser un equipo de transferencia de calor ya que se
obtuvo un eficiencia muy alta, lo cual podra ser ocasionada por el agitador del
contenedor, provocando una conveccin forzada en el agua fra adems cabe tener en
cuenta que al agitar la pelucula formada alrededor del tubo se vuelve ms delgada
,considerando el recubrimiento aislante del tanque y de las tuberas, se considera al
equipo como muy eficiente, en la transferencia de calor.
Hablando del coeficiente de transferencia de calor, la U experimental fue mayor a la
terica, con lo cual estimamos que la velocidad de transferencia fue ms rpida en la
experimentacin que en la teora, por lo que se considera que el coeficiente terico no fue
acertado ya que no se consideran las perdidas por incrustaciones o la disminucin del
espesor de las pelculas por el agitador mecnico.
Zamora Guerrero Edgar Benedicto
Con base en los objetivos de la prctica y en los resultados obtenidos experimentalmente,
se pueden establecer las siguientes conclusiones con respecto al intercambiador de calor
de tipo serpentn:
El funcionamiento de este tipo de intercambiador se basa en el enfriamiento (o
calentamiento) de un tubo de dimetro pequeo y gran longitud, ocasionando una
mayor velocidad en el fluido que circula por el tubo interno y, a su vez, mejorando
la velocidad de transferencia de calor.
El intercambiador de calor tipo serpentn presenta un agitador mecnico, el cual
ayuda a la transferencia de calor entre fluidos.
Este tipo de intercambiador de calor tiene un alto grado de eficiencia trmica
(comparado con los anteriormente vistos), debido a que posee agitacin
constante.
Uno de los factores que afecta al rendimiento ideal del equipo es las
incrustaciones que presenta el mismo en el tubo en serpentn, ya que afecta a la
transferencia de calor efectiva entre fluidos en el equipo.