MEDIO AMBIENTE

“AÑO DEL CENTENARIO DEL DESCUBRIMIENTO DE MACCHU PICCHU PARA EL MUNDO”

INFORME

“DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD MÉTODO DEL VISCOSÍMETRO ROTACIONAL BROOKFIELD”

CÁTEDRA : FENÓMENOS DE TRANSPORTE

CATEDRÁTICO : Ing. HENRY RAÚL OCHOA LEÓN.

ALUMNOS :

AMARO QUISPE, Henderson

BASURTO SIUCE, Eder

BALDEÓN GARCÍA, Henry

CÁCERES LEIVA, Joel

CHAVARRÍA SALAZAR , Miguel

CORONADO TOLEDO, Yerson

FERNANDÉZ CHUQUIRACHI, Gary

SEMESTRE : V

HUANCAYO – PERÚ

2011

INTRODUCCION

Transferencia de calor, en física, es el proceso por el que se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura. El calor se transfiere mediante convección, radiación o conducción. Aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultáneamente, puede ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos. Por ejemplo, el calor se transmite a través de la pared de una casa fundamentalmente por conducción, el agua de una cacerola situada sobre un quemador de gas se calienta en gran medida por convección, y la Tierra recibe calor del Sol casi exclusivamente por radiación

.

RESUMEN

La finalidad de este informe es conocer los diferentes fenómenos de transferencia de calor en un intercambiador de placas, para ello tomamos los datos del caudal que tiene el equipo a una temperatura determinada, el caudal se hallará midiendo un volumen de liquido que sale al final del intercambiador en un intervalo de tiempo especifico.

Obtuvimos los siguientes resultados respecto a la temperatura de salida del condensado.

N° VOLUMEN (mL) TIEMPO (s) Tº SALIDA DEL CONDENSADO

1 270 1.42 19.005 °C

2 240

1.42 19.0057 °C

3 215 1.42 19.006 °C

Promedio

OBJETIVOS:

Explicar la transferencia de calor en un intercambiador de placas.

Calcular el flujo másico de vapor de agua que ingresa al intercambiador, experimentalmente.

Calcular el flujo másico de agua que ingresa al intercambiador, experimentalmente.

Medir experimentalmente las temperaturas de salida de los fluidos.

Graficar temperatura de salida del vapor de agua vs. Flujo másico de agua.

Graficar temperatura de salida del agua vs. Flujo másico de agua.

MARCO TEORICO

Caracterización del Intercambiador de calor

Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor entre dos medios, que estén separados por una barrera o que se encuentren en contacto. Son parte esencial de los dispositivos de refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico.

Un intercambiador típico es el radiador del motor de un automóvil, en el que el fluido refrigerante, calentado por la acción del motor, se refrigera por la corriente de aire que fluye sobre él y, a su vez, reduce la temperatura del motor volviendo a circular en el interior del mismo.

La aplicación del fenómeno de conducción y convección se funda en la existencia de equipos de intercambio de calor. Un intercambiador de calor es un dispositivo que efectúa la transferencia de calor de un fluido a otro.

Los intercambiadores de calor son aparatos que facilitan el intercambio de calor entre dos fluidos que se encuentran a temperaturas diferentes y evitan al mismo tiempo que se mezclen entre sí. En la práctica, los intercambiadores de calor son de uso común en una amplia variedad de aplicaciones, desde los sistemas domésticos de calefacción y acondicionamiento del aire hasta los procesos químicos y la producción de energía en las plantas grandes.

Ecuación de continuidad

Figura Nº 1.1.Fluido que entra y sale del tubo es igual en el mismo tiempo.

Fuente: http://images.google.com.pe/imgres?imgurl

Considere el tubo de la Figura Nº 1.1, un fluido fluye de la sección 1 a la sección 2 con una rapidez constante, esto es, la cantidad de fluido que pasa por cualquier sección en un cierto tiempo dado es constante. En este caso decimos que se tiene un flujo constante. Ahora bien, si no se agrega fluido, se almacena o se retira entre la sección 1 y la sección 2, entonces la masa de fluido que pasa por la sección 2 en un tiempo dado, debe ser la misma que la que fluye por la sección 1, en el mismo tiempo. Lo anterior se puede expresar en términos de la rapidez de flujo de masa como:

(1)

Dónde:

, es el flujo másico que ingresa en la sección 1

, es el flujo másico que sale por la sección 2

Pero se sabe que:

(2)

Dónde:

, es la densidad del fluido

, es el área de la sección transversal por la que ingresa el fluido

, es la velocidad del fluido

Entonces, reemplazando la ecuación (2) en la ecuación (1), tenemos que:

(3)

La ecuación (3) es un planteamiento matemático del principio de continuidad y se le conoce como ecuación de continuidad. Se utiliza para relacionar la densidad del fluido, el área de flujo y la velocidad de flujo en dos secciones de un sistema en el que existe un flujo estable. Es válida para todos los fluidos, ya sean gases o líquidos.

Si el fluido que se encuentra en el tubo de la Figura Nº 1.1 es un líquido que puede ser considerado incompresible, entonces los términos de la ecuación (3) son iguales. La ecuación, entonces queda:

(4)

Y puesto que:

(5)

Donde , es caudal, tenemos que:

(6)

La ecuación (4) es la ecuación de continuidad aplicada a líquidos; establece que para un flujo estable, la rapidez de flujo de volumen es la misma en cualquier sección. También se le puede utilizar con un error pequeño, para gases a baja velocidad, es decir, menor de 100 m/s.

Balance de energía para sistemas de flujo estacionario

Un gran número de aparatos de ingeniería, como los calentadores de agua y los radiadores de los automóviles, implica flujo de masa, hacia adentro y hacia afuera de un sistema, y se consideran como volúmenes de control. La mayor parte de los volúmenes de control se analizan en condiciones estacionarias de operación. El término estacionario significa ningún cambio con el tiempo en una ubicación específica. Lo opuesto a estacionario es no estacionario o transitorio. Asimismo, el término uniforme implica ningún cambio con la posición en toda una superficie o región en un tiempo específico. Estos significados son coherentes con su uso cotidiano (no vía estable, distribución estable, etc.). El contenido total de energía de un volumen de control durante el proceso de flujo estacionario permanece constante. Es decir, el cambio en la energía total del volumen de control durante un proceso de este tipo es cero. Por tanto, la cantidad de energía que entra en un volumen de control en todas las formas (calor, trabajo, transferencia de masa) para un proceso de flujo estacionario debe ser igual a la cantidad de energía que sale de él. La cantidad de masa que fluye a través de una sección transversal de un aparato de flujo, por unidad de tiempo, se llama gasto de masa y se denota por . Un fluido puede fluir hacia adentro o hacia afuera de un volumen de control a través de tubos o ductos. El gasto de masa de un fluido que fluye en un tubo o ducto es proporcional al área de la sección transversal de ese tubo o ducto, la densidad y la velocidad del fluido. El gasto de masa a través de un área diferencial se puede expresar como , en donde es la componente de la velocidad perpendicular a . El gasto de masa a través de toda el área de la sección transversal se obtiene por integración sobre .

A menudo se puede considerar, en forma aproximada, que el flujo de un fluido por un tubo o ducto es unidimensional, es decir, se puede suponer que las propiedades varían solo en una dirección (la de flujo) como resultado, se supone que todas las propiedades son uniformes en la sección transversal perpendicular a la dirección del flujo y también se supone que las propiedades tienen valores promedio en masa sobre toda la sección transversal. En la aproximación del flujo unidimensional, el gasto de masa de un fluido que fluye en un tubo o ducto se puede expresar como:

(7)

En donde es la densidad del fluido, es la velocidad promedio del mismo en la dirección del flujo y es el área de la sección transversal del tubo o ducto.

El volumen de un fluido que fluye por un tubo o ducto por unidad de tiempo se llama gasto volumétrico y se expresa como:

(8)

Note que el gasto de masa de un fluido por el tubo o ducto permanece constante durante el flujo estacionario. Sin embargo, este no es el caso, para el gasto volumétrico a menos que la densidad del fluido permanezca

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