Intercambiador de calor.Tabla de valores y mediciones efectuadas

INTERCAMBIADORE DE CALOR DE CORAZA 1-2

Fernández Luis, Garcia Jose Stiven, Nigrinis Giancarlo, Mendoza Álvaro

Universidad del Atlántico

Programa de Ing. Mecánica

Resultados

Tabla de valores y mediciones efectuadas

Cabe resaltar que nuestro intercambiador de calor no posee aletas, o de lo contrario al momento de hacer los balances de energía tendría ciertas fluctuaciones con las áreas superficiales de los tubos y por consiguiente ciertos cambios con las razones de transferencia de calor dentro del intercambiador. Obviamente la eficiencia del intercambiador cambiara debido a que esta anterior estará ligada a la eficiencia de las aletas misma dentro del intercambiador.

Los intercambiadores de calor suelen operar durante largos periodos sin cambios en sus condiciones de operación. Por lo tanto, se pueden considerar como aparatos de flujo estacionario. Como tales, el gasto de masa de cada fluido permanece constante y las propiedades de los fluidos, como la temperatura y la velocidad, en cualquier entrada o salida, siguen siendo las mismas. Asimismo, las corrientes de fluido experimentan poco o ningún cambio en sus velocidades y elevaciones y, como consecuencia, los cambios en la energía cinética y en la potencial son despreciables. En general, el calor específico de un fluido cambia con la temperatura; pero, en un intervalo específico de temperaturas, se puede considerar como una constante en algún valor promedio, con mucha exactitud. La conducción  axial de calor a lo largo del tubo suele ser insignificante y se puede considerar despreciable. Por último y sumamente importante, se supone que la superficie externa del intercambiador se encuentra completamente aislada.

Con estas suposiciones, la primera ley de la termodinámica requiere que la velocidad de la transferencia de calor desde el fluido caliente sea igual a la transferencia de calor hacia el frío, por lo tanto el balance de energía para la coraza como para los tubos se resumen en la siguiente ecuación en la cual son equivalentes las transferencias de calor entre sí, ya que el calor que pierde uno lo gana el otro:

[pic 1]

Por lo general, es conveniente combinar los términos mcp y que la ecuación anterior quede de la siguiente forma:

[pic 2]

Donde C es la razón de capacidad calorífica y es equivalente al producto de mcp.

Procederemos a calcular las razones de transferencia de calor entre los tubos por donde circulaba el agua y la coraza por donde circulaba el vapor. Debido a que serían la misma magnitud pero solo en sentido opuesto, se procederá a calcular la razón de transferencia de calor del agua que circulaba por la coraza.

Las temperaturas de entrada y salida la tabla de datos nos las otorga, al igual que el flujo másico por medio del caudal, pero la densidad y la capacidad calorífica no, por lo que se tomaran estos datos de las tablas existentes en los libros a las temperaturas promedio.

 [pic 3]

Habiendo calculado con anterioridad el flujo másico y teniendo la capacidad calorífica a una temperatura promedio, procedemos a calcular la razón de transferencia de calor para cada corrida.

[pic 4]

[pic 5]

Ya habiendo calculado la razón de transferencia de calor real en todas las corridas se nos facilita poder calcular la efectividad de la transferencia de calor, lo que se traduce a la eficiencia del intercambiador de calor como:

[pic 6]

Donde el Qreal ya lo hemos calculado, y el Qmáximo es la transferencia de calor máxima que puede ejecutarse dentro del intercambiador de calor la cual se da a una máxima diferencia de temperatura la cual es entre las temperaturas de entrada de los fluidos caliente y frío:

[pic 7]

El fluido con la razón de capacidad calorífica menor experimentara un cambio más grande en la temperatura, en cuyo punto se suspenderá la transferencia de calor.

Por lo tanto la máxima razón de transferencia de calor posible en un intercambiador de calor es:

[pic 8]

Ya que para calcular la efectividad de transferencia de calor o la eficiencia del intercambiador de calor es necesaria solo una corrida, procederemos a tomar los datos de cualquier corrida:

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