Práctica de Transferencia de Calor- Intercambiadores de Camisa y Serpentín. Visita nuestra web . apuntesdeingenieriaquimica.blogspot.mx

1. Sigue visitándonos en:
http://apuntesdeingenieriaquimica.blogspot.mx/
Trabajos, apuntes, prácticas, exámenes y más…
LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR
PRACTICA # 5
“INTERCAMBIADOR DE CALOR DE CAMISA E
INTERCAMBIADOR DE CALOR DE SERPENTIN”
ALUMNOS:
MÉXICO D.F.
MAYO 2010

2. OBJETIVOS
-Determinar la eficiencia térmica de los equipos
-Determinar el comportamiento del equipo tomando en cuenta las condiciones de
operación
-Analizar que intercambiador
condiciones de operación
de calor es más eficiente trabajando en las mismas
-Determinar el coeficiente global de transferencia de calor experimental y teórico
INTRODUCCION.
Intercambiador de calor
Sección de un intercambiador de calor de tipo haz tubular.
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.
-Tipos de transferencia de calor
Existen tres métodos para la transferencia de calor: conducción, convección y radiación.
Conocer cada tipo y saber cómo funciona le permite entender mejor cómo los sistemas de
aislamiento y burletes protegen el espacio acondicionado.

3. -Conducción. En los sólidos, la única forma de transferencia de calor es la conducción. Si
se calienta un extremo de una varilla metálica, de forma que aumente su temperatura, el
calor se transmite hasta el extremo más frío por conducción. No se comprende en su
totalidad el mecanismo exacto de la conducción de calor en los sólidos, pero se cree que
se debe, en parte, al movimiento de los electrones libres que transportan energía cuando
existe una diferencia de temperatura. Esta teoría explica por qué los buenos conductores
eléctricos también tienden a ser buenos conductores del calor. En 1822, el matemático
francés Joseph Fourier dio una expresión matemática precisa que hoy se conoce como
ley de Fourier de la conducción del calor. Esta ley afirma que la velocidad de conducción
de calor a través de un cuerpo por unidad de sección transversal es proporcional al
gradiente de temperatura que existe en el cuerpo (con el signo cambiado).
-Convección. Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un líquido o un gas,
es casi seguro que se producirá un movimiento del fluido. Este movimiento transfiere calor
de una parte del fluido a otra por un proceso llamado convección. El movimiento del fluido
puede ser natural o forzado. Si se calienta un líquido o un gas, su densidad (masa por
unidad de volumen) suele disminuir. Si el líquido o gas se encuentra en el campo
gravitatorio, el fluido más caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido más frío
y más denso desciende. Este tipo de movimiento, debido exclusivamente a la no
uniformidad de la temperatura del fluido, se denomina convección natural. La convección
forzada se logra sometiendo el fluido a un gradiente de presiones, con lo que se fuerza su
movimiento de acuerdo a las leyes de la mecánica de fluidos.
-Intercambiadores de tipo cerrado o recuperador.
Los intercambiadores de tipo cerrado son aquellos en los cuales ocurre transferencia de
calor entre dos corrientes fluidas que no se mezclan o que no tienen contacto entre sí.
Las corrientes de fluido que están involucradas en esa forma están separadas entre sí por
una pared de tubo, o por cualquier otra superficie que por estar involucrada en el camino
de la transferencia de calor.
En consecuencia, la transferencia de calor ocurre por la convección desde el fluido más
cliente a la superficie sólida, por conducción a través del sólido y de ahí por convección
desde la superficie sólida al fluido más frío.

4. DATOS EXPERIMENTALES
Intercambiador de calor de camisa
Corrida
1
2
3
PROM
PV
0.5
0.5
0.5
103
TV °C
103
102
103
24
Tiepo (ɵ )
V cond
M H2O CAL
TH20 FRIA °C
24
24
25
70
TH2O CAL °C
69
71
71
7 min 38 seg = 0.1272 h
3.7 l L
44.9 kg
Intercambiador de calor de serpentín.
Corrida
1
2
3
PROM
PV
0.5
0.5
0.5
104
TV °C
103
104
104
24
Tiempo (ɵ )
V cond
M H2O CAL
TH20 FRIA °C
23
24
24
59
6 min 52 seg = 0.1144 h
3.32 L
40.1 kg
CALCULOS.
Secuencia de cálculos para el intercambiador de camisa.
1.- Calculo del gato masa del agua.
W=44.9 Kg
2.- Calculo del gasto masa del condensado.
TH2O CAL °C
58
59
60

5. V= 3.7 L= 0.0037
3.- Calculo del gasto volumétrico del condensado.
4.- Calculo del calor ganado o absorbido por el agua.
5.- Calculo del calor cedido.
6.- Calculo de la eficiencia térmica del equipo.
7.- Calculo de la diferencia de temperatura.

6. 8.- Calculo del coeficiente global de transferencia de calor experimental.
9.- Calculo del coeficiente de película interior.
Cp a 45
=
K=
Dc =
10.- Calculo de temperatura de superficie.
= 86.48
11.- Calculo de la temperatura de superficie.
86.48
∆T = 102.666 – 86.48 = 16.18
102.66 – 0.75(16.18) = 90.525
12.- Calculo del coeficiente de película exterior.
Cálculos de las propiedades a la temperatura de 90.525

7. 13.- Calculo del coeficiente global de transferencia de calor teórico.
14.- Calculo de la desviación porcentual.
Secuencia de cálculos para el intercambiador de serpentín.
1.- Gasto masa del agua.
2.- Cálculo del gasto masa condensado.
Se utilizo la densidad del agua a 240 C

8. 3.- Cálculo del gasto volumétrico del condensado.
4.- Calor ganado o absorbido por el agua.
Se utilizo el Cp del agua a 240 C
5.- Cálculo del calor cedido Qv.
La
al a temperatura de la presion de vapor y la presión absoluta
6.-Cálculo de la eficiencia térmica del equipo:
7.- Calculo del coeficiente global de transferencia de calor experimental
8.- Calculo de la diferencia de temperatura:
9.- Cálculo del coeficiente
global de transferencia
de calor teórico

9. K material
10.- Cálculo del coeficiente de película interior
11.- Cálculo de la temperatura de película (Tf)
12.- Cálculo del coeficiente de película exterior
1.- Cálculo de la temperatura de pared (Tp)
16.- Cálculo de la desviación porcentual %D de los coeficientes experimentales

10. Resultados
P
Qa
Qv
%n
hi
he
%D
°C
serpentí
n
camisa
0.5
0.5
352.9
2
29088.
00
16088.
63
16959.
45
94.8
6
32.
3
742.
6
539.
7
7902.
66
7902.
6
OBSERVACIONES
Al realizar la experimentación tuvimos unos problemas al operar por cuestiones de malas
condiciones del equipo, pero que no afectaron el resultado de nuestras corridas.
CONCLUSIONES
Concluimos en que el intercambiador de camisa es más eficiente que el de serpentín,
debido a que se obtuvo un mayor rendimiento en éste, así como la importancia que tienen
estos equipos en la industria y sus amplias aplicaciones de los principios de la
transferencia de calor al diseño de un equipo destinado a cubrir un objeto determinado en
ingeniería, es de mucha importancia, porque al aplicar los principios al diseño, se debe
trabajar en la consecución del importante logro que supone el desarrollo de un producto
para obtener provecho económico, que es un aspecto fundamental en el desarrollo de las
industrias.
90.5
0