Reporte intercambiadores de calor

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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL FACULTAD DE INGENIERÍA EN MECÁNICA Y CIENCIAS DE LA PRODUCCIÓN REPORTE DE LABORATORIO Hoja 1 de 12 FECHA:16/2/2014 RESUMEN: En esta práctica se trata de medir los coeficientes de trasferencia de calor por un intercambiador de calor, tomamos datos y analizamos, además de trata de analizar si existe o no convección y radiación, esto lo analizamos particularmente. Determinar la forma en que se mide el coeficiente de transferencia de calor global de un intercambiador de calor realizándolo tanto teóricamente como experimentalmente, utilizando datos reales obtenidos del intercambiador. OBJETIVOS: Tratar de medir el coeficiente de transferencia de calor total U global del intercambiador de calor. Comparar los coeficientes de transferencia de calor obtenidos teórico y práctico. Consultar las diferencias entre flujo paralelo y contraflujo. MARCO TEÓRICO: Intercambiadores de Calor En un intercambiador de calor participan dos o más corrientes de proceso, unas actúan como fuentes de calor y las otras actúan como receptores del calor, el cual se transfiere a través de las paredes metálicas de los tubos que conforman el equipo (contacto indirecto). Los equipos utilizados para calentar fluidos emplean generalmente vapor como fuente de calentamiento, los equipos utilizados para enfriar fluidos emplean usualmente agua como fluido de enfriamiento. Cuando existe una diferencia de temperatura entre un tubo y el fluido que circula por él, se transfiere calor entre la pared del tubo y el fluido. El flujo de calor intercambiado por unidad de tiempo, puede expresarse en función de un área de intercambio (A), una diferencia de temperatura característica (DT), siendo la constante de proporcionalidad el coeficiente de transferencia de calor (h). Para tubos completamente llenos, régimen estacionario y sección transversal circular uniforme, el coeficiente de transferencia de calor es función del diámetro del tubo, largo del tubo, densidad, viscosidad, calor específico, conductividad térmica y velocidad promedio del fluido. Intercambiador de calor de tubos concéntricos o doble tuvo: ALUMNO Andrés Santiago Flores Chaluis GRUPO: 2 MATERIA Transferencia de calor ii LABORATORIO Termo fluidos nº 1 PARALELO: 1 NOMBRE DE LA PRÁCTICA Intercambiadores de calor

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REPORTE DE LABORATORIO

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FECHA:16/2/2014

RESUMEN:

En esta práctica se trata de medir los coeficientes de trasferencia de calor por un intercambiador de calor, tomamos datos y analizamos, además de trata de analizar si existe o no convección y radiación, esto lo analizamos particularmente. Determinar la forma en que se mide el coeficiente de transferencia de calor global de un intercambiador de calor realizándolo tanto teóricamente como experimentalmente, utilizando datos reales obtenidos del intercambiador.

OBJETIVOS:

Tratar de medir el coeficiente de transferencia de calor total U global del intercambiador de calor.

Comparar los coeficientes de transferencia de calor obtenidos teórico y práctico.

Consultar las diferencias entre flujo paralelo y contraflujo.

MARCO TEÓRICO:

Intercambiadores de Calor

En un intercambiador de calor participan

dos o más corrientes de proceso, unas

actúan como fuentes de calor y las otras

actúan como receptores del calor, el cual

se transfiere a través de las paredes

metálicas de los tubos que conforman el

equipo (contacto indirecto). Los equipos

utilizados para calentar fluidos emplean

generalmente vapor como fuente de

calentamiento, los equipos utilizados para

enfriar fluidos emplean usualmente agua

como fluido de enfriamiento. Cuando

existe una diferencia de temperatura entre

un tubo y el fluido que circula por él, se

transfiere calor entre la pared del tubo y el

fluido. El flujo de calor intercambiado por

unidad de tiempo, puede expresarse en

función de un área de intercambio (A), una

diferencia de temperatura característica

(DT), siendo la constante de

proporcionalidad el coeficiente de

transferencia de calor (h). Para tubos

completamente llenos, régimen

estacionario y sección transversal circular

uniforme, el coeficiente de transferencia

de calor es función del diámetro del tubo,

largo del tubo, densidad, viscosidad, calor

específico, conductividad térmica y

velocidad promedio del fluido.

Intercambiador de calor de tubos

concéntricos o doble tuvo:

ALUMNO Andrés Santiago Flores Chaluis GRUPO: 2

MATERIA Transferencia de calor ii

LABORATORIO Termo fluidos nº 1 PARALELO: 1

NOMBRE DE LA PRÁCTICA Intercambiadores de calor

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Los intercambiadores de calor de tubos

concéntricos o doble tubo son los más

sencillos que existen. Están constituidos

por dos tubos concéntricos de diámetros

diferentes. Uno de los fluidos fluye por el

interior del tubo de menor diámetro y el

otro fluido fluye por el espacio anular entre

los dos tubos. Hay dos posibles

configuraciones en cuanto a la dirección de

los fluidos: a contracorriente y en paralelo.

A contracorriente los dos fluidos entran

por los extremos opuestos y fluyen en

sentidos opuestos; en cambio en paralelo

entran por el mismo extremo y fluyen en el

mismo sentido. A continuación se pueden

ver dos imágenes con las dos posibles

configuraciones de los fluidos dentro de los

tubos. En un intercambiador de calor

en flujo paralelo la temperatura de salida

del fluido frio nunca puede ser superior a la

temperatura de salida del fluido caliente.

En un intercambiador de calor

en contraflujo la temperatura de salida del

fluido frio puede ser superior a la

temperatura de salida del fluido caliente. El

caso límite se tiene cuando la temperatura

de salida del fluido frio es igual a la

temperatura de entrada del fluido caliente.

La temperatura de salida del fluido frio

nunca puede ser superior a la temperatura

de entrada del fluido caliente. En la figura

siguiente se muestran esquemas de las dos

configuraciones así como la evolución de la

temperatura de los fluidos en cada una de

ellas:

Coeficiente global de transferencia de un

intercambiador

En el estudio de los intercambiadores de

calor se supone que el tubo exterior,

carcasa o casco, está perfectamente

aislado térmicamente, es decir, no existe

intercambio de calor con el exterior.

Entonces se puede considerar que, a

efectos de transferencia de calor, el

intercambiador se comporta como una

pared cilíndrica (el tubo o tubos

interiores) bañada por dos fluidos a

diferente temperatura, sistema que ya se

ha analizado en este mismo documento y

cuyo coeficiente global de transferencia

tiene la siguiente expresión:

𝑈 =1

12𝜋𝑟1𝐿ℎ𝑖

+ln (

𝑟2𝑟1)

2𝜋𝐿𝑘+

12𝜋𝑟2𝐿ℎ𝑜

O lo que es lo mismo:

1

𝑈𝐴=

1

𝐴𝑖ℎ𝑖+ln (

𝑟2𝑟1)

2𝜋𝐿𝑘+

1

𝐴𝑜ℎ𝑜

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Siendo Ai el área de la superficie interior y

Ao el área de la superficie exterior de

transferencia de calor, hi el coeficiente de

película interior y ho el coeficiente de

película exterior. En el caso de que la pared

del tubo interior sea lo suficientemente

delgada Ai = Ao = A. Si el material del que

está hecho el tubo es buen conductor del

calor la resistencia térmica debida a

conducción es despreciable, entonces:

ln (𝑟2𝑟1)

2𝜋𝐿𝑘= 0

Las dos condiciones anteriores se dan casi

siempre, quedando:

1

𝑈=

1

ℎ𝑖+

1

ℎ𝑜

Factor de incrustación

Con el paso del tiempo se acumulan

depósitos sobre las superficies de

transferencia de calor de los

intercambiadores que incrementan la

resistencia térmica y hacen que disminuya

la velocidad de transferencia de calor. El

efecto neto de la acumulación de depósitos

se cuantifica mediante el llamado factor de

incrustación, Rf, que está tabulado para los

diferentes fluidos. La acumulación puede

producirse en la pared interior, en la

exterior o en las dos simultáneamente lo

cual se reflejará en el coeficiente global de

transferencia de calor cuya expresión

general quedará:

1

𝑈𝐴=

1

𝐴𝑖ℎ𝑖+𝑅𝑓𝑖

𝐴𝑖+ln (

𝑟2𝑟1)

2𝜋𝐿𝑘+𝑅𝑓𝑜

𝐴𝑜+

1

𝐴𝑜ℎ𝑜

Y cuya expresión simplificada tiene la

siguiente forma:

1

𝑈=

1

ℎ𝑖+ 𝑅𝑓𝑖 + 𝑅𝑓𝑜 +

1

ℎ𝑜

MATERIALES Y

EQUIPOS UTILIZADOS:

Para la práctica utilizamos un dispositivo prediseñado, que consta de 11 válvulas de flujo, que tiene un banco de intercambiadores de calor de aluminio de varios diámetros, 18 termómetros, una torre de enfriamiento y una caldera de vapor.

Equipo Cantid

ad

Especificacio

nes

Válvulas de

flujo

11 NA

Banco de

Intercambiad

ores de calor

1 Aluminio,

varios

diámetros

Termómetros 18 Escala en

centígrados

Torre de

enfriamiento

1 NA

Caldera de

vapor

1 NA

PROCEDIMIENTO

EXPERIMENTAL:

1. Variamos los caudales en las válvulas.

2. Medimos las temperaturas en los

puntos de salida claves de los tubos del

intercambiador

3. Tomamos las mediciones con el flujo

paralelo, y en contraflujo.

4. Realizamos los cálculos necesarios

para obtener el coeficiente global de

transferencia de calor tanto para el

teórico como para el experimental.

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RESULTADOS

Los resultados obtenidos y graficas se muestran en anexos.

ANÁLISIS DE

RESULTADOS

Para mayor visualización de los que sucede

en la realidad con los intercambiadores de

calor, se realizaran mediciones que nos

permitan comparar los resultados teóricos

esperados con los prácticos obtenidos.

Las curvas los valores del coeficiente

de transferencia de calor global, para cada intercambiador.

En la teoría el coeficiente de transferencia de calor global, es una función que depende únicamente del gradiente de temperatura al que se somete, por lo tanto debería ser una función de valores de dominio e imagen únicos, pero como se observa varía considerablemente, y más parece que no existe uniformidad

En las curvas experimentales, los resultados son aún más desordenados, y son menores a los teóricos, que sean menores a los teóricos es lo que se esperaba teóricamente.

El cálculo del coeficiente global se realiza bajo la suposición de que no existen perdidas al medio ambiente, esto es incorrecto para un intercambiador de la vida real.

Para el cálculo de los coeficientes de transferencia de calor por convección, se supone que el flujo está completamente desarrollado, una suposición que no causa mucho error, pero la suposición de flujos de calor iguales y constantes entre los tubos,

causa el gran error que se puede visualizar, el tubo exterior comparte calor con el medio, no se encuentra completamente aislado.

CONCLUSIONES Y

RECOMENDACIONES

Obtuvimos diferentes coeficientes de transferencia de calor globales de los intercambiadores, ocurre ya que se encuentran sometidos a varias condiciones de operación, todos ellos salen diferentes.

La diferencia existente entre los intercambiadores de flujo paralelo y contraflujo, es principalmente su gradiente de temperatura con el paso de los fluidos por su interior.

Se recomienda que se dé un adecuado mantenimiento a las máquinas del laboratorio para poder realizar las mismas y evitar inconvenientes.

Recomendamos que se tomen las debidas instrucciones antes de iniciar la práctica.

REFERENCIAS

BIBLIOGRÁFICAS/

FUENTES DE

INFORMACIÓN

Mecánica de Fluidos, Sexta Edición – Frank M. White, University of Rhode Island.

DONALD KERN, Procesos de Transferencia de Calor.

Guía de la práctica de intercambiadores, transferencia de calor II/ II término 2013-2014

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ANEXOS

CÁLCULOS REPRESENTATIVOS.

Cálculo de U práctico

Para el cálculo del coeficiente global de transferencia (U), debemos realizar el procedimiento detallado a continuación:

𝑄 = 𝑈 × 𝐴 × (𝑀𝐿𝐷𝑇)

𝑈 =𝑄

𝐴 × (𝑀𝐿𝐷𝑇)

Cálculo del MLDT:

𝑀𝐿𝐷𝑇 =(𝑇1 − 𝑡2) − (𝑇2 − 𝑡1)

ln((𝑇1 − 𝑡2)(𝑇2 − 𝑡1)

)

𝑀𝐿𝐷𝑇 =(69 − 50) − (60 − 27)

ln((69 − 50)(60 − 27)

)

𝑀𝐿𝐷𝑇 = 25.36°𝐶

Balance de Energía:

𝑄 = 𝐶𝑝 ×𝑚 × ∆𝑇

𝑄 = (4,18𝐾𝐽

𝐾𝑔 − °𝐶) × (0,277

𝐾𝑔

𝑠) × (9°𝐶)

𝑄 = 10.45𝐾𝐽

𝑠

𝑄 = 𝐶𝑝 ×𝑚 × ∆𝑇

𝑄 = (4,18𝐾𝐽

𝐾𝑔 − °𝐶) × (0,11

𝐾𝑔

𝑠) × (23°𝐶)

𝑄 = 10.68𝐾𝐽

𝑠

𝑄 =10.45 + 10.68

2= 10.57

𝐾𝐽

𝑠

Área de Transferencia de Calor:

𝐴 = 𝜋 × 𝐷𝑜 × 𝐿 𝐴 = 𝜋 × 0,0191 × 8

𝐴 = 0,480𝑚2 Cálculo del coeficiente global de transferencia de calor U:

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𝑈𝑑 =10.57

𝐾𝐽𝑠

0,480𝑚2 × 25.36°𝐶×

3600𝑠

1ℎ×

1𝑤𝑎𝑡𝑡

3,6𝐾𝐽ℎ

𝑈𝑑 = 868.33𝑤𝑎𝑡𝑡

𝑚2 × °𝐶

Cálculo de U teórico Flujo Másico Superficial

𝐴𝑡 =𝜋𝐷𝑖2

4𝐴𝑜 =

𝜋(𝐷22 − 𝐷12

4

𝐴𝑡 =0,000867𝑚2

4 𝐴𝑜 =

0,00196𝑚2

4

𝐴𝑡 = 2,17 × 10−4𝑚2𝐴𝑜 = 4,99 × 10−4𝑚2

𝐺𝑡 =�̇�

𝐴𝑡

𝐺𝑡 =1000

𝐾𝑔ℎ

∙1ℎ

3600𝑠2,17 × 10−4𝑚2

𝐺𝑡 = 1280,08𝐾𝑔

𝑚2 − 𝑠

𝐺𝑎 =1000

𝐾𝑔ℎ

∙1ℎ

3600𝑠4,99 × 10−4𝑚2

𝐺𝑎 = 222,67𝐾𝑔

𝑚2 − 𝑠

Cálculo del Número de Reynolds:

𝑅𝑒𝑡 =𝐷𝑖 × 𝐺𝑡

𝑢

𝑅𝑒𝑡 =(1280,08

𝐾𝑔𝑚2 − 𝑠

) × (0,0166𝑚) ×3600𝑠1ℎ

1.656𝐾𝑔

ℎ − 𝑚

𝑅𝑒𝑡 = 46222,02

𝑅𝑒𝑎 =(222,67

𝐾𝑔𝑚2 − 𝑠

) × (0,0334𝑚) ×3600𝑠1ℎ

2,77𝐾𝑔

ℎ − 𝑚

𝑅𝑒𝑎 = 10065,35

Cálculo del Número de Prandt:

𝑃𝑟𝑡 =𝑢 ∙ 𝐶𝑝

𝑘

𝑃𝑟𝑡 =(4,18

𝐾𝐽𝐾𝑔 − °𝐶

) × (1,656𝐾𝑔

ℎ − 𝑚)

1,319𝐾𝐽

ℎ −𝑚 − °𝐶

𝑃𝑟𝑡 = 5,25

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Hoja 7 de 12

FECHA:16/2/2014

𝑃𝑟𝑡 =(4,18

𝐾𝐽𝐾𝑔 − °𝐶

) × (2,66𝐾𝑔

ℎ − 𝑚)

1,28𝐾𝐽

ℎ −𝑚 − °𝐶

𝑃𝑟𝑡 = 8,69

ECUACIÓN DE SIEDER Y TATE FLUJO TURBULENTO

ℎ𝑖 = 0,027 (𝑘

𝐷𝑖) × (𝑅𝑒)0,8 × (𝑃𝑟)0,333

ℎ𝑖 = 20086,43𝐾𝐽

ℎ − 𝑚2 − °𝐶

ℎ𝑖𝑜 = 20086,43 ×0,0166

0,0191

ℎ𝑖𝑜 = 17513,68𝐾𝐽

ℎ − 𝑚2 − °𝐶

FLUIDOS POR EL EXTERIOR DE TUBOS CONCÉNTRICOS

ℎ𝑜 = 0,026 (𝑘

𝐷𝑒) × (𝑅𝑒)0,8 × (𝑃𝑟)0,333

ℎ𝑜 = 3386,31𝐾𝐽

ℎ − 𝑚2 − °𝐶

CALCULO DEL COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR TEÓRICO

𝑈𝑑 = 1/(1

𝑈𝑐+ 𝑅𝑑)

𝑈𝑑 = 776,01𝑤𝑎𝑡𝑡

𝑚2 − °𝐶

CALCULO DEL ERROR DEL COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERENCIA

𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = (868,33 − 776,01

868,33) ∙ 100 = 10,63%

Datos del intercambiador de flujo

Caudal (L/h) Temperatura (°C)

Hot Cold T10 (Tc in) T1(Th in) T9 (Th out) T18 (Tc out)

400 400 33 68 50 42

400 800 28 63 50 40

400 1000 26 62 48 37

800 400 30 59 50 37

800 800 29 59 50 36

800 1000 29 60 50 37

1000 400 30 60 51 38

1000 800 26 62 51 36

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1000 1000 28 61 51 36

Propiedades necesarias para los cálculos de U experimental y teórico

Fluido caliente

Th

[K]

Propiedades Caliente

ρh

[Kg/m3]

Cph

[KJ/Kg.K]

μh

[N.s/m2] Prh

kfh

[W/m.K]

332 983,48 4,1848 4,75E-04 3,042 6,52E-01

330 984,25 4,184 4,89E-04 3,15 6,50E-01

328 985,42 4,1832 5,05E-04 3,258 6,48E-01

328 985,42 4,1832 5,05E-04 3,258 6,48E-01

328 985,42 4,1832 5,05E-04 3,258 6,48E-01

328 985,42 4,1832 5,05E-04 3,258 6,48E-01

329 984,83 4,1836 4,97E-04 3,204 6,49E-01

330 984,25 4,184 4,89E-04 3,15 6,50E-01

329 984,83 4,1836 4,97E-04 3,204 6,49E-01

Propiedades necesarias para los cálculos de U experimental y teórico

Fluido frio

Tc

[K]

Propiedades Frio

ρc

[Kg/m3]

Cpc

[KJ/Kg.K]

μc

[N.s/m2] Prc

kfc

[W/m.K]

311 992,65 4,1782 6,82E-04 4,528 6,29E-01

307 994,23 4,178 7,39E-04 4,968 6,23E-01

305 995,02 4,178 7,69E-04 5,2 6,20E-01

307 994,23 4,178 7,39E-04 4,968 6,23E-01

306 994,63 4,178 7,54E-04 5,084 6,22E-01

306 994,63 4,178 7,54E-04 5,084 6,22E-01

307 994,23 4,178 7,39E-04 4,968 6,23E-01

304 995,42 4,1782 7,86E-04 5,326 6,19E-01

305 995,02 4,178 7,69E-04 5,2 6,20E-01

Parámetros constantes en los cálculos de U

Ao

[m2]

Ai

[m2]

A

[m2]

L

[m]

Rfi

[m2.K/W]

Rfo

[m2.K/W]

0,06132389 0,41745483 0,23938936 8 0,0001 0,0001

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En flujo paralelo los resultados obtenidos para U experimentalmente son:

Resultados obtenidos experimentalmente para intercambiador de flujo paralelo

Q [m3/s] �̇�𝒉

[Kg/s]

�̇�𝒄

[Kg/s]

𝒒𝒉

[W]

𝒒𝒄 [W]

q

[W]

∆𝑻𝒎𝒍

[K]

Uexp

[W/m2.K] Cali Frio

0,00011 0,00011 0,1093 0,1103 8231,3 4147,5 6189,4 42,1 613,8

0,00011 0,00022 0,1094 0,2209 5948,4 11077,1 8512,7 46,0 773,9

0,00011 0,00028 0,1095 0,2764 6412,3 12702,6 9557,4 48,6 822,3

0,00022 0,00011 0,2190 0,1105 8244,4 3230,8 5737,6 45,9 522,0

0,00022 0,00022 0,2190 0,2210 8244,4 6464,2 7354,3 48,3 635,5

0,00022 0,00028 0,2190 0,2763 9160,4 9234,6 9197,5 47,7 805,6

0,00028 0,00011 0,2736 0,1105 10300,4 3692,4 6996,4 46,8 624,4

0,00028 0,00022 0,2734 0,2212 12583,1 9242,4 10912,7 55,2 825,3

0,00028 0,00028 0,2736 0,2764 11444,9 9238,3 10341,6 52,6 821,8

Para los cálculos teóricos, utilizamos las formulas dadas, para esto necesitamos los coeficientes

de transferencia de calor por convección de cada fluido, aplicando la teoría de flujo interno

completamente desarrollada, vista en el cap. 8 del texto guía, también necesitamos la k del

aluminio, esta propiedad se evalúa en la temperatura media normal. Aplicamos las siguientes

formulas por las condiciones del fluido.

𝑁𝑢𝐷 = 0,023𝑅𝑒𝐷4 5⁄ 𝑃𝑟0,3

Dónde:

𝑁𝑢𝑖,𝑜 =ℎ𝑖,𝑜𝐷ℎ𝑘𝑓

𝐷ℎ = 𝐷𝑜 − 𝐷𝑖

Usando las formulas descritas hasta ahora, los resultados teóricos son:

Resultados obtenidos teóricamente para el intercambiador de flujo paralelo

𝑹𝒆𝑫𝒉 𝑹𝒆𝑫𝒄 𝑵𝒖𝑫𝒊 𝑵𝒖𝑫𝒐 hi

[W/m2.K]

ho

[W/m2.K]

T

[K]

k

[W/m.K]

Uteo

[W/m2.K]

1,8E+04 5,8E+03 8,0E+01 3,7E+01 2,1E+04 9,5E+03 321 238,82 1129,5

1,7E+04 1,1E+04 7,9E+01 6,2E+01 2,1E+04 1,6E+04 318 238,77 1384,6

1,7E+04 1,3E+04 7,8E+01 7,3E+01 2,1E+04 1,9E+04 316 238,74 1455,4

3,3E+04 5,3E+03 1,4E+02 3,6E+01 3,6E+04 9,1E+03 317 238,76 1119,4

3,3E+04 1,0E+04 1,4E+02 6,2E+01 3,6E+04 1,6E+04 317 238,76 1401,2

3,3E+04 1,3E+04 1,4E+02 7,4E+01 3,6E+04 1,9E+04 317 238,76 1485,9

4,2E+04 5,3E+03 1,6E+02 3,6E+01 4,4E+04 9,1E+03 318 238,77 1122,8

4,3E+04 1,0E+04 1,6E+02 6,0E+01 4,4E+04 1,5E+04 317 238,76 1395,1

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Hoja 10 de 12

FECHA:16/2/2014

4,2E+04 1,3E+04 1,6E+02 7,3E+01 4,4E+04 1,9E+04 317 238,76 1486,8

Datos obtenidos para el intercambiador de contraflujo

Caudal (L/h) Temperatura (°C)

Hot Cold T10 (Tc in) T1(Th in) T9 (Th out) T18 (Tc out)

400 400 41 60 49 34

400 800 40 60 49 33

400 1000 39 59 48 31

800 400 40 60 50 30

800 800 42 60 50 30

800 1000 41 60 50 30

1000 400 45 60 51 31

1000 800 43 59 50 30

1000 1000 42 59 50 30

Propiedades necesarias para los cálculos de U experimental y teórico

Th

[K]

Propiedades Caliente

ρh

[Kg/m3]

Cph

[KJ/Kg.K]

μh

[N.s/m2] Prh

kfh

[W/m.K]

328 985,42 4,1832 5,05E-04 3,258 6,48E-01

328 985,42 4,1832 5,05E-04 3,258 6,48E-01

327 986,00 4,1828 5,12E-04 3,312 6,47E-01

328 985,42 4,1832 5,05E-04 3,258 6,48E-01

328 985,42 4,1832 5,05E-04 3,258 6,48E-01

328 985,42 4,1832 5,05E-04 3,258 6,48E-01

329 984,83 4,1836 4,97E-04 3,204 6,49E-01

328 985,42 4,1832 5,05E-04 3,258 6,48E-01

328 985,42 4,1832 5,05E-04 3,258 6,48E-01

Propiedades necesarias para los cálculos de U experimental y teórico

Tc

[K]

Propiedades Frio

ρc

[Kg/m3]

Cpc

[KJ/Kg.K]

μc

[N.s/m2] Prc

kfc

[W/m.K]

311 992,65 4,1782 6,82E-04 4,528 6,29E-01

310 993,05 4,178 6,95E-04 4,62 6,28E-01

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

FACULTAD DE INGENIERÍA EN MECÁNICA Y

CIENCIAS DE LA PRODUCCIÓN

REPORTE DE LABORATORIO

Hoja 11 de 12

FECHA:16/2/2014

308 993,84 4,178 7,25E-04 4,852 6,25E-01

308 993,84 4,178 7,25E-04 4,852 6,25E-01

309 993,44 4,178 7,10E-04 4,736 6,26E-01

309 993,44 4,178 7,10E-04 4,736 6,26E-01

311 992,65 4,1782 6,82E-04 4,528 6,29E-01

310 993,05 4,178 6,95E-04 4,62 6,28E-01

309 993,44 4,178 7,10E-04 4,736 6,26E-01

Resultados obtenidos experimentalmente para intercambiador de contraflujo

Q [m3/s] �̇�𝒉

[Kg/s]

�̇�𝒄

[Kg/s]

𝒒𝒉

[W]

𝒒𝒄 [W]

q

[W]

∆𝑻𝒎𝒍

[K]

Uexp

[W/m2.K] Cali Frio

0,00011 0,00011 0,1095 0,1103 5038,2 3225,8 4132,0 39,0 443,0

0,00011 0,00022 0,1095 0,2207 5038,2 6453,9 5746,1 41,3 581,5

0,00011 0,00028 0,1096 0,2761 5040,7 9227,2 7134,0 42,5 701,1

0,00022 0,00011 0,2190 0,1104 9160,4 4613,6 6887,0 ~0,0 ~∞

0,00022 0,00022 0,2190 0,2208 9160,4 11068,3 10114,4 43,7 966,6

0,00022 0,00028 0,2190 0,2760 9160,4 12682,4 10921,4 44,9 1016,3

0,00028 0,00011 0,2736 0,1103 10300,4 6451,7 8376,0 40,0 874,3

0,00028 0,00022 0,2737 0,2207 10305,5 11985,9 11145,7 41,3 1128,0

0,00028 0,00028 0,2737 0,2760 10305,5 13835,4 12070,4 42,5 1186,3

Resultados obtenidos teóricamente para el intercambiador de contraflujo

𝑹𝒆𝑫𝒉 𝑹𝒆𝑫𝒄 𝑵𝒖𝑫𝒊 𝑵𝒖𝑫𝒐 hi

[W/m2.K]

ho

[W/m2.K]

T

[K]

k

[W/m.K]

Uteo

[W/m2.K]

1,7E+04 5,8E+03 7,8E+01 3,7E+01 2,1E+04 9,5E+03 319 238,79 1128,3

1,7E+04 1,1E+04 7,8E+01 6,4E+01 2,1E+04 1,6E+04 319 238,79 1399,9

1,6E+04 1,4E+04 7,8E+01 7,5E+01 2,1E+04 1,9E+04 317 238,76 1469,8

3,3E+04 5,4E+03 1,4E+02 3,6E+01 3,6E+04 9,2E+03 318 238,77 1125,5

3,3E+04 1,1E+04 1,4E+02 6,3E+01 3,6E+04 1,6E+04 319 238,79 1417,7

3,3E+04 1,4E+04 1,4E+02 7,6E+01 3,6E+04 1,9E+04 318 238,77 1501,4

4,2E+04 5,8E+03 1,6E+02 3,7E+01 4,4E+04 9,5E+03 320 238,80 1147,1

4,2E+04 1,1E+04 1,6E+02 6,4E+01 4,3E+04 1,6E+04 319 238,79 1428,6

4,2E+04 1,4E+04 1,6E+02 7,6E+01 4,3E+04 1,9E+04 318 238,77 1507,3

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

FACULTAD DE INGENIERÍA EN MECÁNICA Y

CIENCIAS DE LA PRODUCCIÓN

REPORTE DE LABORATORIO

Hoja 12 de 12

FECHA:16/2/2014

GRAFICAS

U vs. ∆Tml

Gráfica 1 U vs. ∆Tml del intercambiador de flujo paralelo

U vs. ∆Tml

Gráfica 2 U vs. ∆Tml del intercambiador de contraflujo

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56

Exp

Teo

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

38 39 40 41 42 43 44 45 46

Exp

Teo