MANUAL DE PRÁCTICAS LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SONORA

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DEL AGUA Y MEDIO AMBIENTE

ACADEMIA DE INGENIERIA QUÍMICA APLICADA EN OPERACIONES UNITARIAS

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MANUAL DE PRÁCTICAS

 LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR

FEBRERO DE 2013

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PRÓLOGO

El presente manual de prácticas del Laboratorio de Transferencia de Calor, tiene como finalidad primordial, brindar al usuario apoyo en la realización y comprensión de las bases teórico-prácticas de la materia de Transferencia de calor, constituyendo el aprendizaje como una herramienta esencial para el desarrollo académico y profesional del Ingeniero Químico.

Las prácticas contienen la teoría relacionada al tema,  el procedimiento para la realización de la misma, así como los materiales y equipo requeridos. El contenido del manual incluye temas  relacionados a la transferencia de calor como: cálculo de coeficiente de difusividad, de transferencia de masa, y coeficiente convectivo;  operación de una caldera y medida de calidad de vapor; análisis de intercambiadores de calor, etc.

Este manual sirve de apoyo tanto para alumno y maestro para la ejecución y obtención de mejores resultados en las prácticas.

LOS AUTORES

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INDICE

PRÁCTICA NO. 1

POLÍTICAS DE LABORATORIO

OBJETIVO

El maestro informará a los alumnos sobre las políticas a seguir durante el transcurso del curso de laboratorio, en cuanto a puntualidad, asistencia, diagramas de flujo, presentación de reportes, asignaciones,  desempeño y evaluación. Además se revisarán los lineamientos establecidos por el departamento de laboratorios.

INTRODUCCIÓN

En este primer contacto del maestro con sus alumnos, es importante que queden claros los lineamientos y políticas a seguir durante el curso. Para ello, se hará lectura del programa resumido, donde se les explicará de manera general en qué consisten las prácticas, la forma de evaluación, la importancia de la puntualidad y asistencia. Además se les indicará que deben presentar diagramas de flujo, cómo presentar los reportes y las asignaciones. También se formarán equipos de trabajo.

Al final del curso se elaborará un cartel, sobre un tema analizado en alguna de las prácticas realizadas.

Finalmente se analizará el documento: “Lineamientos generales de laboratorios”, establecido por el departamento de laboratorio.

PRÁCTICA NO. 2

DIFUSIVIDAD

OBJETIVO

Obtener el valor numérico de la difusividad en los sistemas agua-aire y etanol-aire en el laboratorio.

INTRODUCCIÓN

En un sistema de dos fases que no está en el equilibrio; por ejemplo, una mezcla gaseosa de vapor de agua y aire en contacto con agua líquida, se transfiere vapor de agua hacia la fase gaseosa o a la inversa, dependiendo de la cantidad de vapor de agua en el aire, hasta alcanzar el equilibrio. Este proceso se denomina transferencia de masa por difusión molecular, siempre y cuando se de en condiciones tales que no haya turbulencia en ninguna de las dos fases y la transferencia de masa se efectúe solo por la diferencia de concentraciones existentes entre la interfase y cualquiera de las fases.

Para el caso especial de difusión molecular en gases en donde solo una sustancia se transfiere de una fase a otra; como sería el caso de agua o etanol de la fase líquida a la fase vapor, se cuenta con la siguiente ecuación que describe el proceso:

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A partir de esta ecuación se obtiene el valor de la difusividad realizando la medición de todas las variables de las cuales se encuentra en función (utilizar tablas de vapor y la ec. de Antoine).

MATERIAL Y EQUIPO

• 2 probetas de 25 ml
• 1 vernier
• 1 regla
• 1 medidor de humedad y temperatura
• 15 ml de alcohol etílico
• 1 piseta

PROCEDIMIENTO

1. Tome 2 probetas de 25 ml y vierta en cada una de ellas alcohol etílico y agua destilada a un volumen de aproximadamente 15 ml. Mida la altura que existe entre el menisco del líquido y el borde superior de la probeta.
2. Con el vernier, mida, cuidadosamente, el diámetro interno de cada una de las probetas. Coloque las probetas en un espacio abierto procurando evitar las corrientes de aire.
3. Mida la temperatura y humedad del medio ambiente y continúe con el experimento durante un periodo de siete días.
4. Después del periodo indicado, mida de nuevo la altura entre el menisco del líquido y el borde superior de la probeta.
5. Estime la masa de líquido que se ha evaporado en función de la diferencia de alturas, diámetro de la probeta y la densidad del líquido a la temperatura del experimento.

REPORTAR

1. Aplicando la ecuación (1), estime los coeficientes de difusión del alcohol etílico y agua en aire.
2. Comparar el coeficiente teórico con el práctico.

BIBLIOGRAFÍA

• Treybal R.E. 1984. Operaciones de transferencia de masa. McGraw-Hill. México.
• Kurt. C. Rolle, 2006. Termodinámica. Sexta Edición. Sexta edición. Editorial Pearson, Prentice Hall. México

PRÁCTICA NO. 3

COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE MASA

OBJETIVO

Obtener el coeficiente total de transferencia de oxígeno, KLa, por aireación de agua bajo condiciones de flujo inestable.

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