Intercambiador De Calor De Tubo Y Coraza

1 OBJETIVOS.-

Diseñar, elaborar y estudiar el funcionamiento de un intercambiador de calor de tubo y coraza aplicando los conocimientos adquiridos en la materia de procesos térmicos y calcular el calor perdido durante el intercambio por el fluido caliente.

2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

En un intercambiador de calor de tubo y coraza, el fluido caliente circula por un tubo, defendiendo su temperatura desde un valor de entrada, Te de entrada hasta una de salida Ts, mientras que el fluido frio lo hace desde el segundo tubo, bien en el mismo sentido (corriente directa), o bien en el sentido contrario (contracorriente), desde un valor de entrada de Te2, hasta otro de salida Ts2 .

Balance de calor

Calor cedido calor transmitido calor ganado

Por el = por el intercambiado = por el

Fluido caliente fluido frio

3.- DESARROLLO DE LA PRACTICA

Se va a calcular el calor transmitido por conducción desde el fluido caliente hacia el fluido frio en dos secciones del tubo uno cerca de la entrada de los fluidos y cerca de la salida de los fluidos.

No se tomara en cuenta el calor de convección ni el calor de radiación dentro del sistema.

Calor de conducción

La conducción es la transferencia de calor, por medio de la excitación molecular en el interior del material, sin ningún tipo de movimiento entre los objetos.

La conductividad térmica de un material se puede definir como la razón de transferencia de calor a través de un espesor unitario de material por unidad de alrededor unidad de diferencia de temperatura.

La conductividad térmica de un material es una medida de la capacidad del material para conducir el calor.

Un valor elevado para la conductividad térmica indica que el material es un buen conductor de calor, como es el caso del hierro galvanizado; y un valor bajo indica que es un mal conductor de calor o que es un aislante.

Cuando existe una diferencia de temperatura entre dos cuerpos, el cuerpo caliente siempre le va a transmitir parte de su calor al cuerpo frio y el cuerpo frio va a recibir calor del cuerpo caliente hasta llegar a un equilibrio térmico que es cuando la temperatura de ambos cuerpos se igualan y a esta temperatura se la denomina temperatura de equilibrio.

4.- CALCULOS

Calor cercano a la entrada de los fluidos

x

r1

Datos r2

Temperatura inicial del fluido frio 12°C

Temperatura final del fluido frio 20 °C

Temperatura inicial del fluido caliente 72°C

Temperatura final del fluido caliente 60 °C

x= 19,75 cm

r1=15,66mm= 0,01566m

r2=21,24mm= 0,02124m

Calculo del espesor L

L= r2-r1

L= 21,24mm-15,66mm

L= 5,58mm=0,00558m

Datos de tabla

K= 46,5W/m2°C

Área Interna

A_1=2* π* r_1*d=2* π*0,01448m* 0,01566m

A_1=1,42475*〖10〗^(-3) m^2

Área Externa

A_2=2* π* r_2*d=2* π*0,02124m* 0,01566m

A_2=2,08990*〖10〗^(-3) 〖 m〗^2

Área promedio

A ̅=(A_1+A_2)/2=(1,42475*〖10〗^(-3) m^2+2,08990*〖10〗^(-3) m^2 )/2

A ̅=1,75732*〖10〗^(-3) m^2

Cálculo del Calor Perdido

Q=K* A ̅*∆T/L

Q= 46,52 KW/(m^2 °C)* 1,75732*〖10〗^(-3) m^2*((20-60)°C)/(0,00558 m)

Q=- 586,02527 KW/m

El Fluido Caliente está perdiendo 586,02527 K Watts ó Kilo Julios por segundo o 139,9697 kilo calorías.

Calor al cercano a la salida de los fluidos

Entrada de calor

x

r1

Datos

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