Transferencia de calor con cambio de fase
Enviado por Juan Villalba • 29 de Agosto de 2018 • Informes • 1.354 Palabras (6 Páginas) • 203 Visitas
LABORATORIO DE INGENIERIA DE ALIMENTOS II - FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS - UNA 1
Transferencia de Calor con Cambio de Fase -
Ebullici´on
Acosta, Jimena; Arguello, Melissa; De Baca, Juan Carlos; Fleitas, Jazmin; Rojas, Mariana; Romero, Rosa;
Strubing Yazmin; Vera, Gast´on
Abstract—Se analizan las variables relacionadas con las operaciones
de transferencia de calor por ebullici´on evaluando las
caracter´ısticas operativas del intercambiador de calor disponible,
operando el mismo en re´gimen estacionario. E´ ste ensayo nos
permite visualizar los diferentes reg´ımenes de ebullici´on. Con
los datos experimentales se determinan el flujo t´ermico y el
coeficiente superficial de transferencia de calor hasta las condiciones
cr´ıticas. Al final se eval ´uan las diferentes correlaciones
de ebullici´on nucleada para poder determinar el coeficiente
superficial de transferencia de calor. Tales correlaciones son
Monstinski, Foster y Zuber, Boyko-Zruzhilin, Cooper y McNelly.
I. INTRODUCCI´ON
La transferencia de calor con cambio de fase en un medio
l´ıquido-vapor es muy efectiva debido a que el acomodo
del calor latente idealmente no requiere una diferencia de
temperatura. Las aplicaciones convencionales m´as comunes se
encuentran en la caldera y en el condensador de una planta de
generaci´on de electricidad a vapor [1].
Cuando se eleva la temperatura de un liquido a una presi´on
espec´ıfica, hasta la temperatura de saturaci´on a esa presi´on,
se presenta la ebullici´on. La misma depende del calor latente
de vaporizaci´on del fluido y de la tensi´on superficial en la
interfase liquido vapor, adem´as de las propiedades de ese
fluido en cada fase. El proceso de ebullici´on se caracteriza por
la r´apida formaci´on de burbujas de vapor en la interfase s´olidol
´ıquido que se separan de la superficie cuando alcanzan cierto
tamao y presentan la tendencia a elevarse hacia la superficie
libre del l´ıquido. La ebullici´on se clasifica como ebullici´on en
estanque o ebullici´on en flujo, dependiendo de la presencia
de movimiento masivo del fluido. Se dice que la ebullici´on
es en estanque cuando no se tiene flujo masivo del fluido,
y que es en flujo (o ebullici´on en convecci´on forzada) en
presencia de ese flujo. En la ebullici´on en estanque el fluido
se encuentra en reposo y cualquier movimiento en ´el se debe
a corrientes de convecci´on natural y al movimiento de las
burbujas bajo la influencia de la flotaci´on. En la ebullici´on
en flujo el fluido se fuerza a moverse en un tubo caliente o
sobre una superficie por medios externos, como una bomba.
Por lo tanto, la ebullici´on en flujo siempre viene acompaada
por otros efectos de convecci´on [2].
II. MATERIALES Y METODOLOG´I A
El equipo utilizado para llevar a cabo la experiencia es la
unidad de transferencia de calor de ebullici´on cuya instalaci´on
consiste en una c´amara vertical de vidrio en cuyo interior se
encuentra montado horizontalmente una resistencia el´ectrica
de alta densidad de vatios, en el interior tiene un tubo de
cobre sumergido en un refrigerante R-141b, el ´area de la
superficie eficaz de calentamiento es aproximadamente 18
cm2. La temperatura del tubo de cobre se mide mediante
un termopar que esta adosado a la superficie de transferencia
de calor y un indicador digital de temperatura que nos da
la temperatura del elemento activo con una resoluci´on de
1; 0C. La entrada el´ectrica de la resistencia est´a controlada
por un controlador de ´angulo de desfasaje. Se muestra la
transferencia de calor en un vat´ımetro digital. Un fluj´ometro
de agua de refrigeraci´on que oscila entre 0 a 12 g/s indica
el flujo necesario para mantener constante la presi´on en la
c´amara de ebullici´on, la temperatura de entrada y salida del
agua de refrigeraci´on se determina por dos term´ometros que
se encuentran montados en el condensador. La presi´on dentro
de la c´amara est determinada por un man´ometro.
Posee un regulador que gir´andolo permite regular el calor
suministrado a la resistencia el´ectrica y otro regulador incorporado
al indicador de temperatura que desconecta la
alimentaci´on el´ectrica si la temperatura de la superficie de
calentamiento supera los 160C [3].
En el extremo superior de la c´amara se encuentra un
condensador
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