Este documento presenta un resumen de un artículo sobre la evaporación de películas descendentes de líquidos puros. Se realizaron 177 experimentos para medir el coeficiente de transferencia de calor usando propilenglicol y agua como fluidos de prueba. Los resultados experimentales no coincidieron con las correlaciones existentes, por lo que se propuso una nueva correlación semiempírica. Las conclusiones incluyen que se obtuvieron nuevos datos para números de Prandtl mayores y que la correlación de Chun y Seban es inadecuada para números de P

1. Universidad de Sonora.
Departamento de
Ingeniería Química y Metalurgia.
Presentación de Artículo.
Alumna: Tania Sofía Martínez Martínez.
8° Semestre.
Profesor: Marco Antonio Núñez Esquer.
Operaciones unitarias II
Jueves 03 de Mayo de 2018.

2. Evaporación de la
película
descendente en
componentes
líquidos puros.
● Autores: Abdulmalik A.
Alhusseini, Kemal Tuzla y John.
C. Chens.
● Departamento de Ingeniería
Química, Universidad de
Lehigh.
● Revista: Diario internacional de
transferencia de calor y masa
,Vol. 41, No. 12, pp. 1623-1632,
Fecha: 1998.

3. Índice de
secciones
Introducción
Correlación de Chun y Seban
Antecedentes
Experimentación
Características del equipo
Funcionamiento
Sistema de vacío
Resultados
Nusselt experimental
Comparativo de resultados
Análisis y discusión
Régimen turbulento
Difusividad de remolino
Nusselt teórico
Método empírico
Conclusión

4. Introducción.

5. Introducción
Los evaporadores de película descendente son ampliamente utilizados en la
industria, en los cuales se buscan coeficientes de transferencia de calor altos. El
uso de las correlaciones adecuadas para el cálculo de los coeficientes de
transferencia de calor es de vital importancia para correcto diseño ingenieril.

6. Correlaciones de Chun y Seban.
Flujo laminar
Flujo turbulento
Objetivos:
● Aumentar las bases de datos
existentes para el uso de
evaporadores de este tipo que
trabajan con compuestos puros a
partir de la experimentación
● Evaluar la validez de las
correlaciones existente a partir de
los nuevos datos.
● En caso de ser necesario modificar
las correlaciones ya existentes.

7. Antecedentes

8. Experimentación.

9. Características del
equipo:
● Tubo de acero inoxidable (SS321).
Diámetro exterior de 3.81 cm,
Longitud de 3.05 m.
● Energía calorífica suministrada
eléctricamente mediante dos
electrodos de corriente directa.
● Tubo capturador de fluido de
prueba (líquido y vapor), diámetro
15.7 cm , longitud 3.05 m.

10. Características del
equipo:
● Dos condensadores.
● Precalentador y refrigerante.
● Bomba de recirculación.
● Tanque alimentador.
● Presión medida con
transductores de presión
absoluta.

11. Funcionamiento
1. El líquido de prueba es distribuido uniformemente sobre la superficie externa
en lo alto del tubo de ensayo, permitiéndole fluir en forma de una película
descendente.
2. El líquido que sale en el fondo de la sección de prueba es recogido en el
tanque de alimentación, como una mezcla del vapor que fue condensado en el
tubo de ensayo y el líquido remanente de la prueba.
3. Este líquido es difundido en el proceso a través de la bomba de recirculación
hasta el precalentador, el cual lo trabaja cerca de su temperatura de
saturación para iniciar el proceso nuevamente.

12. Funcionamiento
● Fluidos de prueba: Propilenglicol y agua.
● Termopares (Tipo E).
● Calibración de fuente de energía.
● Toma y almacenaje de datos (T, P y E).

13. Sistema de vacío
Utilizado para desgasificar el lazo de prueba durante la operación. Consiste de una
bomba de vacío capaz de mantener una presión absoluta de 5 mmHg, dos
condensadores, trampa de vacío y cámara para proteger la bomba.
En una corrida típica, el sistema de vacío solo se utiliza para la desgasificación del
lazo de operación y posteriormente se mantiene cerrada.

14. Resultados.

15. Resultados
Un total de 177 corridas experimentales fueron realizados. Por ajuste de la presión
absoluta , fue posible obtener datos sobre una amplia gama de temperaturas de
saturación y propiedades físicas.

16. Nusselt experimental
● Número de Nusselt
Donde:
h= Coeficiente de transferencia de calor. q= Flux de calor superficial.
k= Conductividad térmica del fluido.

17. Comparativo de resultados
Los resultados experimentales del
presente estudio se muestran en la
figura 2 donde se grafica el número
de Nusselt como función del número
de Reynolds en la película de fluido.

18. Análisis y discusión.

19. Régimen turbulento.
● Desarrollar un modelo para el calculo
numérico.
● Obtención de una solución aproximada
para el coeficiente de transferencia térmica
sin dimensiones, mediante el análisis
asintótico.
.
𝜀 = 𝐷𝑖𝑓𝑢𝑠𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑙𝑖𝑛𝑜.
𝛿+
= 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙.
𝑦+
= 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙.
𝑃𝑟𝑡 = 𝑃𝑟𝑎𝑛𝑑𝑡𝑙 𝑑𝑒 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑢𝑙𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎.
* Difusividad de remolino: importante en la
predicción del coeficiente de transferencia
térmica en alto Prandtl.

20. Difusividad de remolino.

21. Nusselt teórico
*La transferencia de energía térmica en películas
ondular-laminares se da por la convección
inducida de ondas grandes, Ya que la actividad
de onda seguramente es efectuada por la
tensión superficial del fluido (𝜎).
*Usando los nuevos datos experimentales,
juntos con datos antes publicados para
películas laminares, es posible proponer una
correlación empírica.
ℎ 𝑁 = ℎ 𝑁(𝑔, 𝜌, 𝜇, 𝑘)
𝐾𝑎 = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝐾𝑎𝑝𝑖𝑡𝑧𝑎

22. Método empírico.

23. Conclusión

24. Conclusiones.
● Se obtuvieron nuevas bases de datos para números de Prandtl entre 1.73-46.6.
● La correlación de Chun y Seban se consideró inadecuada para fluidos con
número de Prandtl mayor a 5.
● El número de Nusselt experimental (h*), expuso un comportamiento
paramétrico en la región ondular laminar, que no había sido observado antes,
sugiriendo que h* depende al menos otro parámetro adimensional además del
número de Reynolds.

25. Conclusiones.
● Se propone a una correlación semiempírica para h* para películas turbulentas.
La cual presentó concordancia con los nuevos datos de evaporación así como
con correlaciones conocidas para el coeficiente de transferencia térmica de
calefacción sensible y los coeficientes de transferencia de masas de absorción
y líquido a la transferencia de soluto de la pared.

26. ¡Muchas gracias por su
atención!