Transferencia de Calor (Q)Intercambiador térmico de placas modelo: HT32E

Francisco Reyes Cárcamo/ Natalia González Rojas/ Carlos Gatica Villegas/ Cristian Monte Garrido

29/11/2012

Profesores: Dr. Edelio Taboada/ Ing. Alexis campos

RESUMEN

El intercambiador térmico de placas es extremadamente versátil y de uso común en las industrias de

procesamiento de alimentos y química, donde las diferentes combinaciones de placas juntas se pueden

organizar para adaptarse a una aplicación particular.

El intercambiador de miniatura suministrado consiste en un paquete de placas conjuntas de que se

mantienen unidas en un marco entre las placas finales. Fluidos calientes y fríos circulan entre los canales

alternos de las placas para promover la transferencia de calor.

El HT32 tiene una sección de calentamiento único configurado para operación de múltiples pasadas en

serie. Se compone de siete placas individuales, que se sujetan entre sí mediante dos barras de acero

inoxidable roscados sujetadas mediante tuercas. Es posible desmontar y volver a montar el

intercambiador de calor con sólo tres placas para demostrar una sola pasada.

La experiencia en laboratorio consistió en manipular el intercambiador de calor HT32E conectado a un

software de almacenamiento de datos para observar y analizar los cambios producidos al controlar las

velocidades de flujo de agua en las eficiencias de temperatura y los coeficientes globales de

transferencia de calor en contracorriente y co-corriente.

Los resultamos muestran que para una operación co-corriente, a mayor tasa de flujo de agua

caliente se obtendrá la mayor eficiencia global al ser mayores los deltas de temperaturas, y a

medida que el flujo de agua fría aumenta, disminuye su eficiencia global.

El mayor valor para el coeficiente global de transferencia de calor (U) será en el que las tasas de

flujo sean similares, a medida en que esto no ocurra y las tasas de flujos de alejen, descenderá

notoriamente el valor del coeficiente global de transferencia de calor.

Se estima que es mejor utilizar flujos ideales, es decir, en igual razón, ejemplo: 2/2 , para

aumentar U, al aumentar U tendremos una mayor transferencia de Q ya que dentro de la

ecuación experimental, es proporcional a las deltas de T°.

La eficiencia global será mayor en los fluidos donde es mayor el flujo de agua caliente para co-

corriente y tasas iguales, ejemplo: 1/1 para contracorriente.

OBJETIVOSObjetivo general

Investigar el efecto que producen los cambios en la cantidad de flujo de fluido caliente y frio

(velocidad) en las eficiencias de T° y los coeficientes globales de transferencia de calor (Q) en

contracorriente y co-corriente respectivamente.

Objetivos específicos

Uso adecuado de los equipos HT32E, HT30XC unidad de servicio (soporte), y su software de

almacenamiento de datos.

Medición de datos (T1, T2, T3, T4, U, Cp, LMTD) a diferentes razones de flujo de agua

caliente/Fría. (10 datos para cada flujo, contracorriente y co-corriente respectivamente).

Calculo de Qm, Q, Δt, U, ηhot, η cold, y η mediante la obtención de datos en la experimentación.

INTRODUCCIÓN

Un intercambiador de calor es un aparato en el que existe una transferencia de calor entre dos fluidos

en movimiento que están separados por algún material sólido (metal, cerámicas, plásticos). Se consigue

así enfriar o calentar el fluido que nos interese, o bien recuperar el calor de un fluido ya utilizado. Un

ejemplo típico es el radiador de un automóvil, el serpentín de un frigorífico o un radiador de un sistema

de calefacción central. En las industrias agrarias los fluidos suelen ser mosto, leche o agua que se enfrían

o calienta mediante aire, agua o algún refrigerante, algunos ejemplos se muestran a continuación:

Los fluidos se moverán por convección natural (calefacción) o forzada (radiador del automóvil). Si los

dos fluidos se mueven en paralelo pero en sentido contrario tendremos un intercambiador a

“contracorriente” (calefacción), si se mueven en paralelo y en el mismo sentido, el intercambiador será

“paralelo” o “equicorriente”, mientras que si sus direcciones de movimiento son perpendiculares,

tendremos un intercambiador de “flujo cruzado” (radiador del coche), en éste informe se analizó un

intercambiador térmico de placas en las condiciones de flujo a contracorriente y co-corriente.

Imagen N°1: Estructura de un intercambiador de placas Imagen N°2: Depósitos con camisa para fermentación de tintos

Entre las principales razones por las que se utilizan los intercambiadores de calor se encuentran las

siguientes:

Calentar un fluido frío mediante un fluido con mayor temperatura.

Reducir la temperatura de un fluido mediante un fluido con menor temperatura.

Llevar al punto de ebullición a un fluido mediante un fluido con mayor temperatura.

Condensar un fluido en estado gaseoso por medio de un fluido frío.

Tipos de intercambiadores de calor según su construcción

Si bien los intercambiadores de calor se presentan en una inimaginable variedad de formas y tamaños, la

construcción de los intercambiadores está incluida en alguna de las dos siguientes categorías: carcaza y

tubo o plato. Como en cualquier dispositivo mecánico, cada uno de estos presenta ventajas o desventajas

en su aplicación.

Carcaza y tubo

La construcción más básica y común de los intercambiadores de calor es el de tipo tubo y carcaza que se

muestra en la Imagen N°3.

Imagen N°3: Intercambiador de calor de carcasa y tubos.

Este tipo de intercambiador consiste en un conjunto de tubos en un contenedor llamado carcaza. El flujo

de fluido dentro de los tubos se le denomina comúnmente flujo interno y aquel que fluye en el interior

del contenedor como fluido de carcaza o fluido externo.

Intercambiadores térmicos de placas

El intercambiador de calor de tipo placas, como se muestra en la Imagen N°4, consiste de placas en

lugar de tubos para separar los dos fluidos caliente y frío. Los líquidos calientes y fríos se alternan entre

cada uno de las placas y los bafles dirigen el flujo del líquido entre las placas. Ya que cada una de las

placas tiene un área superficial muy grande, las placas proveen un área extremadamente grande de

transferencia de térmica a cada uno de los líquidos. Por lo tanto, un intercambiador de placas es capaz de

transferir mucho más calor con respecto a un intercambiador de carcaza y tubos con volumen semejante,

esto es debido a que las placas proporcionan una mayor área que la de los tubos. El intercambiador de

calor de placas, debido a la alta eficacia en la transferencia de calor, es mucho más pequeño que el de

carcaza y tubos para la misma capacidad de intercambio de calor, la transferencia de Q se lleva a cabo

por conducción entre una placa y otra.

Imagen N°4: Esquema básico de un intercambiador de (Q) de placas.

METODOLOGÍA

Se utiliza un sistema compuesto por un soporte HT30XC y un intercambiador de calor de placas

HT32E, desde el cual se identificaron 4 flujos diferentes de agua en cual fluye por mangueras (canales

alternos a las placas que promueven la transferencia de calor) a diferentes temperaturas. Estos canales

estaban adheridos a sensores de temperatura (termocuplas) gracias a los cuales se obtuvo la temperatura

de los fluidos, los que están etiquetados de T1 a T4, donde para un sistema de co-corriente:

T1: Agua caliente que entra al intercambiador de calor de placas.

T2: Agua caliente que sale del intercambiador de calor de placas.

T3: Agua fría que entra al intercambiador de calor de placas.

T4: Agua fría que sale del intercambiador de calor de placas.

Para un sistema contracorriente:

T1: Agua caliente que sale del intercambiador de calor de placas.

T2: Agua caliente que entra al intercambiador de calor de placas.

T3: Agua fría que entra al intercambiador de calor de placas.

T4: Agua fría que sale del intercambiador de calor de placas

Una vez encendido el intercambiador de calor, se reguló la temperatura del estanque de agua caliente (el

que contiene un serpentín) a 60ºC. Luego, se controló el sistema conectado a un computador mediante

el uso de un software mediante el cual se controlaron los flujos de agua caliente y fría para los casos de

cálculos de flujo contracorriente o co-corriente, en donde intervino la bomba adherida al sistema. Dicho

control de flujo se realizó del modo de razón de flujo agua caliente/agua fría, como se muestra a

continuación en la Tabla N°1.

Tabla N°1: Razones de flujo

Dadas estas razones de flujo, se registraron los datos en el software haciendo click en el botón

correspondiente y se esperó a que se guardaran 10 datos por cada razón de flujo.

Metodología de cálculo

Para flujo contracorriente:

Temperatura de eficiencia para un fluido caliente se utilizó la fórmula:

Ƞh = [(T1-T2) / (T1-T3)]* 100 (%)

Temperatura de eficiencia para el fluido frío se utilizó la fórmula:

Ƞc = [(T4-T3) / (T1-T3)]*100 (%)

Eficiencia global:

Ƞm= (Ƞh + Ƞc) /2 (%)

Energía térmica emitida del fluido caliente:

Qe= qmh*(Cp)h*(T1-T2) (W)

Flujo agua caliente (L/min) Flujo agua fría(L/min)

1 1

2 1

2 2

1 2

1 3

Energía térmica absorbida del fluido frío:

Qa= qmc*(Cp)c*(T4-T3) (W)

Para flujo co-corriente:

Temperatura de eficiencia para un fluido caliente se utilizó la fórmula:

Ƞh = [(T2-T1)/(T2-T3)]* 100 (%)

Temperatura de eficiencia para el fluido frío se utilizó la fórmula:

Ƞc = [(T4-T3) / (T2-T3)]*100 (%)

Eficiencia global:

Ƞm= (Ƞh + Ƞc) / 2 (%)

Energía térmica emitida del fluido caliente:

Qe= qmh*(Cp)h*(T2-T1) (W)

Energía térmica absorbida del fluido frío:

Qa= qmc*(Cp)c*(T4-T3) (W)

Para ambos tipos de flujo:

La eficiencia global y Cantidad de calor ganado o perdido son respectivamente:

η = (Qa / Qe)*100 ; Qf = Qe - Qa

RESULTADOS Y DISCUSIONESPara el flujo contracorriente los resultados fueron los siguientes:

Imagen N°5: Q emitido v/s Q absorbido

Podemos afirmar que los valores para el calor emitido por el flujo de agua caliente y el calor absorbido

por el agua fría se encuentran en la configuración N°4, lo que demuestra que el fluido frío es

preponderante en la transferencia de calor, ya que en esa configuración es mas alta la tasa de agua fría

que la de agua caliente.

Imagen N°6: Q emitido, Q absorbido, Q perdido.

Imagen N°7: Coeficiente de transferencia de calor v/s Relaciones de flujo.

Se logra percibir el valor más alto para U en la configuración N°3 donde las tasas de flujos de ambos fluidos son iguales.

Imagen N°8: Eficiencia transferencia de calor.

Fase exponencial

Podemos ver que la eficiencia alcanza un incremento en la configuración N° 1, donde los flujos para

agua fría y caliente son iguales, y comparando con el U para operación en contracorriente en la

configuración N° 1 obtendremos los valores mas bajos.

Finalmente para operación en contracorriente, al igual que en co-corriente se obtienen los mayores

valores de U, en las tasas de flujos ideales, o sea donde ambos son iguales, en este caso es la

configuración N° 3 de flujo 2/2.

Sabemos que la operación de contracorriente es mucho más eficiente que la de co-corriente ya que

opera a T° cte.

Para las eficiencias se modifica el rango, a diferencia de co-corriente se obtiene la mayor eficiencia en la

configuración N°1 donde ambos flujos son iguales para la configuración 1/1.

Para flujo Co-corriente:

Imagen N°9: Q emitido y Q absorbido

Se observa que en la configuración N° 5 se obtiene el mayor valor para el calor emitido por el flujo

caliente y también para el calor absorbido por el flujo de agua fría.

Imagen N°10: Q emitido, Q absorbido, Q perdido.

Imagen N°11: Coeficiente de transferencia de calor.

Podemos afirmar que en la operación de co-corriente, obtenemos el mayor valor para el coeficiente

global de transferencia de calor, en la configuración N° 3, que corresponde al obtener una tasa de flujo

ideal, es decir el flujo de agua caliente es igual al del agua fría. 2/2.

Imagen N°12: Eficiencia global

La mayor eficiencia promedio se ve claramente que corresponde a la configuración N° 2 donde el flujo

de agua fría es menor que el del agua caliente.

Los datos antes graficados se obtuvieron mediantes datos obtenidos en las Tablas N°2 y N°4, las cuales

se reducen más específicamente a las Tablas N°3 y N°5, y que luego se grafican en Imagen N° 7,8; 11,

12, para U y eficiencias globales respectivamente, para flujo contracorriente y co-corriente.

Discusión

Para cada tipo de flujo se discutió lo siguiente:

Co-corriente:

En este sistema los dos fluidos van en la misma dirección y su gradiente varía a lo largo de la ruta de

flujo. Este método de intercambio solamente es capaz de intercambiar la mitad de la propiedad calor

entre fluidos, sin importar qué tan larga pueda ser la ruta de flujo. Si alguna de las dos corrientes cambia

la transferencia de calor en 50% o más el intercambio será interrumpido ya que el gradiente se reduce a

cero, lo que indica que se ha alcanzado el punto de equilibrio. En caso de tener flujos desiguales las

condiciones de equilibrio se darán un poco más cerca de las condiciones de la corriente que tenga el

mayor flujo. Lo que se representa a continuación en los distintos caso de flujos co-corriente:

Al tener el agua caliente y fría los mismos flujos el área de contacto es equitativo por lo que la

diferencia de temperatura es uniforme con el intercambio de calor.

Al tener el agua caliente un mayor flujo, lo que significa un intercambio de calor mayor ya que el

área de contacto del agua caliente es mayor con el agua fría (en otras palabras; pasa mucha más

agua caliente y menos fría), lo que se verifica en un aumento considerable de la temperatura de

salida de esta última.

Al tener el agua fría un mayor flujo, lo que se interpreta en un intercambio de calor menor ya que

el área de contacto del agua caliente es menor comparado con la de agua fría (en otras palabras;

pasa mucha más agua fría en comparación con agua caliente), lo que se verifica en una diferencia

de temperatura menor en la salida de agua fría.

En un flujo paralelo en co-corriente, la temperatura final del fluido más frío nunca puede llegar a ser

igual a la temperatura de salida del fluido más caliente

Contracorriente:

Aquí los dos fluidos se mueven en sentidos opuestos, lo que permite que el sistema pueda mantener un

gradiente casi constante entre ellos a lo largo de la ruta de movimiento. A medida que la ruta de flujo

sea más larga y que la velocidad del movimiento de los fluidos sea más lenta, la tasa de transferencia

será mayor.

En este tipo de flujo, la temperatura final del fluido más frío puede superar la temperatura de salida del

fluido más caliente puesto que existe un gradiente de temperaturas favorable a todo lo largo del

intercambiador de calor. Esta posibilidad permite extraer una mayor cantidad de calor del fluido

caliente.

En el extremo de calor tenemos un fluido caliente entrando que sede energía a los fluidos de temperatura

templada, calentándolos a través de la longitud de intercambio. Debido a que el extremo caliente se

encuentra en su máxima temperatura puede calentar el fluido saliente y cercano a su propia temperatura.

En contraste, en el extremo frío el fluido entrante sigue estando a baja.

A modo general y para ambos flujos (co-corriente y contracorriente) a medida que la pila de placas está

expuesta al aire ambiente, cualquiera de las superficies metálicas que difieren de la temperatura del aire

ambiente perderá o ganará, dependiendo de la temperatura de la superficie local. La temperatura normal

del aire ambiente será significativamente inferior a la temperatura media de la estructura metálica que

resulta en que las eficiencias globales superen el 100%.

Si comparamos el rendimiento entre otros intercambiadores, el tipo de intercambiadores de placa no se

utiliza extensamente debido a la inhabilidad de sellar confiablemente las juntas entre cada una de las

placas. Debido a este problema, el tipo intercambiador de la placa se ha utilizado solamente para

aplicaciones donde la presión es pequeña o no muy alta, por ejemplo en los refrigeradores de aceite para

máquinas.

Actualmente se cuentan importantes avances que han mejorado el diseño de las juntas y sellos, así como

el diseño total del intercambiador de placa, esto ha permitido algunos usos a gran escala de este tipo de

intercambiador de calor. Así, es más común que cuando se renuevan viejas instalaciones o se construyen

nuevas instalaciones el intercambiador de la placa está substituyendo paulatinamente a los

intercambiadores de carcaza y tubo.

Fase de latencia

CONCLUSIONES

Se puede concluir que para operación co-corriente, que a mayor tasa de flujo de agua caliente

se obtendrá la mayor eficiencia global al ser mayores los deltas de temperaturas, y a medida que

el flujo de agua fría aumenta, disminuye su eficiencia global. El mayor valor para el coeficiente

global de transferencia de calor (U) será en el que las tasas de flujo sean similares, a medida en

que esto no ocurra y las tasas de flujos de alejen descenderá notoriamente el valor del coeficiente

global de transferencia de calor.

Para finalizar la importancia del análisis de diferentes razones de flujos es importante para el

estudio de las transferencias de Q ya que varían y modifican considerablemente el U y la

eficiencia en un proceso.

Se estima que es mejor utilizar flujos ideales, es decir, en igual razón, ejemplo: 2/2 , para

aumentar U, al aumentar U tendremos una mayor transferencia de Q ya que dentro de la

ecuación experimental, es proporcional a las deltas de T°.

La eficiencia global será mayor en los fluidos donde es mayor el flujo de agua caliente para co-

corriente y tasas iguales, ejemplo: 1/1 para contracorriente

El U más alto se obtiene en un flujo del tipo co-corriente.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.cie.unam.mx/~ojs/pub/HeatExchanger/Intercambiadores.pdf Hora: 16:45; 28/11/2012

http://www.discoverarmfield.co.uk/data/ht30xc/ht3237.php?mode=print Hora 13:02 28/11/2012

Anexos

Anexo N°1: Sistema de soporte HT30XC y un intercambiador de calor de placas HT32E.

(a) (b)

Anexo N°2: (a) Termocuplas adheridas a cada canal de flujos frío y caliente. (b)Conexión de termocuplas al soporte HT30XC.

Anexo N°3: Serpentín del estanque de agua caliente.

Anexo N°4: Conexión del sistema a un procesador para la recolección de datos mediante un software.

Tabla N°2: Temperaturas arrojadas por software para flujo co-corriente con los respectivos cálculos.

Sample Number

Temp T1

[°C]

Temp T2

[°C]

Temp T3

[°C]

Temp T4

[°C]

Heat Power

emitted Qe [W]

Heat Power

absorbed Qa [W]

Heat Power

lost Qf [W]

Overall Efficiency

[%]

Temp Efficiency

for hot fluid [%]

Temp Efficiency

for cold fluid

[%]

Mean Temp

Efficiency [%]

1 43,1 60,3 16,1 36,5 1,19 1,47 -0,28 123,9 38,9 46,1 42,52 43,5 60,9 16,1 36,8 1,19 1,44 -0,25 120,6 38,7 46,3 42,53 43,8 60,7 16,2 36,7 1,19 1,50 -0,30 125,5 38,0 46,2 42,14 43,5 60,7 16,2 36,6 1,23 1,44 -0,21 117,2 38,6 45,9 42,35 43,2 60,2 16,2 36,5 1,11 1,43 -0,32 128,8 38,5 46,2 42,46 42,9 59,7 16,2 36,1 1,11 1,35 -0,25 122,2 38,8 45,8 42,37 42,7 58,2 16,2 36,1 1,13 1,45 -0,32 128,4 36,8 47,4 42,18 41,1 55,2 16,2 34,9 1,03 1,30 -0,27 126,1 36,1 47,9 42,09 39,4 52,5 16,2 33,3 0,91 1,25 -0,34 137,7 36,2 47,2 41,710 38,0 50,1 16,2 32,2 0,80 1,16 -0,36 144,9 35,8 47,3 41,5

Promedio 42,1 57,8 16,2 35,6 1,09 1,38 -0,29 126,7      11 45,3 54,1 16,3 38,3 1,20 1,57 -0,37 130,7 23,3 58,4 40,912 45,4 54,2 16,3 38,4 1,23 1,46 -0,23 118,5 23,2 58,4 40,813 45,9 54,9 16,3 38,7 1,27 1,50 -0,23 118,0 23,4 57,9 40,714 46,1 55,5 16,3 39,0 1,37 1,56 -0,19 114,2 24,1 57,9 41,015 46,4 56,0 16,3 39,3 1,35 1,54 -0,18 113,6 24,1 57,8 41,016 46,5 55,1 16,3 39,5 1,19 1,55 -0,36 129,9 22,2 59,7 41,017 44,8 52,9 16,3 38,1 1,01 1,55 -0,54 153,7 22,1 59,5 40,818 43,3 50,5 16,3 36,9 1,00 1,38 -0,38 137,7 21,1 60,2 40,619 41,8 48,9 16,3 35,7 0,95 1,22 -0,27 128,2 22,0 59,4 40,720 40,8 47,9 16,3 34,8 0,98 1,29 -0,31 131,2 22,6 58,6 40,6

Promedio 44,6 53,0 16,3 37,9 1,16 1,46 -0,31 127,6      21 36,5 47,7 16,0 29,2 1,63 1,79 -0,16 110,0 35,5 41,4 38,522 36,5 47,8 16,0 29,2 1,49 1,81 -0,32 121,2 35,5 41,4 38,423 36,7 47,7 16,0 29,3 1,55 1,78 -0,23 114,6 34,8 41,9 38,424 36,9 47,9 16,0 29,5 1,60 1,73 -0,14 108,6 34,7 42,2 38,425 37,0 48,2 16,0 29,6 1,57 1,82 -0,26 116,4 34,9 42,4 38,626 36,7 47,3 16,0 29,5 1,41 1,97 -0,56 139,4 33,7 43,2 38,527 37,0 48,4 16,0 29,6 1,59 1,94 -0,35 122,3 35,2 42,0 38,628 37,0 48,5 16,0 29,6 1,60 1,75 -0,15 109,3 35,4 42,0 38,729 37,2 48,9 16,0 29,7 1,60 1,85 -0,25 115,7 35,5 41,9 38,730 37,1 48,6 16,0 29,7 1,55 1,80 -0,25 116,0 35,3 42,0 38,7

Promedio 36,9 48,1 16,0 29,5 1,56 1,82 -0,27 117,4      31 36,9 58,5 16,0 29,3 1,49 1,90 -0,42 128,1 50,7 31,2 41,032 36,9 58,6 16,0 29,3 1,46 1,78 -0,33 122,3 50,9 31,1 41,033 37,0 58,8 16,0 29,3 1,45 1,86 -0,41 128,4 50,9 31,1 41,034 37,4 58,9 16,0 29,6 1,46 1,94 -0,47 132,4 50,2 31,7 40,935 37,2 59,3 16,0 29,4 1,56 1,94 -0,38 124,4 51,1 31,0 41,0

36 37,2 58,9 16,0 29,5 1,51 1,92 -0,40 126,6 50,6 31,4 41,037 37,3 59,0 16,0 29,5 1,52 1,85 -0,33 121,7 50,5 31,4 41,038 37,1 59,3 16,0 29,4 1,51 1,92 -0,41 127,0 51,3 30,9 41,139 37,2 59,3 16,1 29,5 1,64 1,84 -0,20 112,2 51,1 31,1 41,140 37,2 59,6 16,0 29,5 1,58 2,01 -0,43 127,4 51,4 30,8 41,1

Promedio 37,1 59,0 16,0 29,4 1,52 1,90 -0,38 125,1      41 34,1 59,6 16,0 26,4 1,73 2,14 -0,40 123,3 58,5 23,7 41,142 34,0 59,6 16,0 26,3 1,77 2,16 -0,39 122,2 58,8 23,5 41,243 33,9 59,4 16,0 26,2 1,95 2,26 -0,31 115,8 58,8 23,5 41,244 34,0 59,2 16,0 26,3 1,65 2,07 -0,42 125,2 58,3 23,8 41,145 34,2 58,9 16,0 26,4 1,69 2,08 -0,40 123,4 57,6 24,2 40,946 33,9 58,6 16,0 26,2 1,72 2,20 -0,47 127,5 58,0 24,0 41,047 33,9 58,5 16,0 26,2 1,76 2,17 -0,42 123,7 57,8 24,0 40,948 33,7 58,3 16,0 26,1 1,72 2,05 -0,33 119,1 58,3 23,8 41,049 33,6 57,7 15,9 26,1 1,62 2,23 -0,60 137,1 57,8 24,3 41,050 33,6 57,8 16,0 26,0 1,71 2,12 -0,41 124,0 57,9 24,0 40,9

Promedio 33,9 58,7 16,0 26,2 1,73 2,15 -0,42 124,1      

Tabla N°3: a)Razones de flujo agua caliente/agua fría y los respectivos resultados de cálculo.

 Fcaliente

(l/min)   F fría (l/minU(W/m*2

°C) ƞ  2   1   1504,4700 126,7  2,5   1   1712,7092 127,6  2   2   2443,2368 117,4  1   2   1945,0105 125,1  1   3   2233,6249 124,1

Tabla N° 4: Temperaturas arrojadas por software para flujo contracorriente con los respectivos cálculos.

Sample Number

Temp T1

[°C]

Temp

T2

[°C]

Temp

T3

[°C]

Temp

T4

[°C]

Heat Power emitte

d Qe [W]

Heat Power

absorbed

Qa [W]

Heat Power

lost Qf [W]

Overall Efficiency

[%]

Temp Efficiency

for hot fluid [%]

Temp Efficiency

for cold fluid [%]

Mean Temp

Efficiency

[%]

1 51,2 38,7 17,3 34,9 0,90 1,10 -0,20 122,8 36,9 51,8 44,42 52,0 39,2 17,3 35,3 0,89 1,19 -0,30 133,4 36,8 51,9 44,33 51,3 39,0 17,3 35,1 0,85 1,19 -0,35 141,0 36,0 52,3 44,24 50,4 38,5 17,3 34,6 0,79 1,11 -0,33 141,4 35,8 52,3 44,15 49,1 37,9 17,3 34,0 0,76 1,09 -0,33 142,9 35,1 52,5 43,86 48,1 37,3 17,3 33,4 0,76 1,06 -0,30 139,6 35,1 52,5 43,87 47,0 36,5 17,3 32,8 0,74 1,04 -0,30 140,5 35,1 52,2 43,78 46,0 35,9 17,3 32,3 0,69 0,97 -0,28 139,9 35,0 52,5 43,79 45,3 35,5 17,2 31,9 0,68 0,95 -0,27 139,4 35,0 52,4 43,710 44,4 34,9 17,2 31,4 0,67 0,88 -0,21 131,3 34,7 52,2 43,5

Promedio 48,5 37,4 17,3 33,6 0,77 1,06 -0,29 137,0      11 41,3 35,3 16,5 31,8 0,85 1,05 -0,21 124,5 24,1 61,8 42,912 42,4 36,1 16,4 32,6 0,86 1,07 -0,21 123,8 24,1 62,1 43,113 43,3 36,7 16,5 33,2 0,93 1,06 -0,13 113,9 24,6 62,2 43,414 44,3 37,4 16,5 33,6 0,97 1,24 -0,27 127,5 24,6 61,8 43,215 45,1 38,1 16,5 34,4 1,00 1,20 -0,19 119,3 24,6 62,4 43,516 46,1 38,8 16,5 34,9 0,98 1,21 -0,22 122,9 24,6 62,4 43,517 46,7 39,4 16,5 35,5 1,04 1,27 -0,24 122,6 24,3 62,9 43,618 47,6 39,9 16,5 35,7 1,08 1,19 -0,11 110,4 24,9 61,8 43,319 48,2 40,6 16,5 36,3 1,05 1,31 -0,26 124,7 24,2 62,5 43,320 49,1 41,0 16,5 36,7 1,06 1,35 -0,29 127,3 24,6 61,9 43,3

Promedio 45,4 38,3 16,5 34,5 0,98 1,20 -0,21 121,6      21 41,1 32,4 16,4 27,4 1,24 1,52 -0,29 123,3 35,3 44,4 39,922 39,7 31,5 16,4 26,8 1,08 1,47 -0,39 136,4 35,3 44,5 39,923 38,3 30,7 16,4 26,1 1,04 1,38 -0,35 133,5 35,0 44,3 39,624 37,0 29,7 16,4 25,5 1,00 1,27 -0,26 126,2 35,2 44,0 39,625 36,8 29,4 16,4 25,2 0,96 1,22 -0,26 127,5 36,0 43,5 39,726 37,5 29,8 16,4 25,5 1,10 1,28 -0,18 116,4 36,6 43,2 39,927 38,3 30,3 16,3 25,8 1,12 1,22 -0,10 109,1 36,3 43,1 39,728 38,8 30,7 16,3 26,1 1,15 1,37 -0,21 118,4 36,1 43,6 39,929 39,5 31,1 16,3 26,5 1,21 1,43 -0,21 117,7 36,3 43,9 40,130 40,2 31,5 16,3 26,7 1,17 1,48 -0,31 126,4 36,3 43,5 39,9

Promedio 38,7 30,7 16,4 26,2 1,11 1,36 -0,26 123,2      31 46,1 30,4 16,2 26,0 1,07 1,37 -0,30 128,1 52,4 33,0 42,732 47,0 30,9 16,2 26,3 1,05 1,45 -0,40 138,4 52,3 33,0 42,633 47,7 31,2 16,2 26,6 1,15 1,48 -0,33 128,5 52,3 33,0 42,734 47,9 31,4 16,2 26,8 1,16 1,49 -0,33 128,8 52,0 33,3 42,735 48,7 31,7 16,2 27,0 1,19 1,54 -0,35 129,1 52,3 33,2 42,836 48,9 31,9 16,2 27,1 1,19 1,58 -0,39 132,8 51,9 33,4 42,737 49,1 31,9 16,1 27,1 1,20 1,59 -0,39 132,0 52,1 33,4 42,838 49,7 32,2 16,1 27,3 1,21 1,64 -0,43 135,2 52,2 33,4 42,8

39 48,6 31,9 16,1 27,1 1,14 1,58 -0,44 138,4 51,4 33,7 42,640 47,3 31,3 16,1 26,5 1,12 1,43 -0,31 127,5 51,4 33,4 42,4

Promedio 48,1 31,5 16,2 26,8 1,15 1,52 -0,37 131,9      41 38,3 25,4 16,0 21,5 0,95 1,16 -0,21 122,0 57,9 24,8 41,342 37,6 24,9 16,0 21,2 0,90 1,11 -0,21 123,4 58,7 24,2 41,443 37,6 24,8 16,0 21,1 0,99 1,12 -0,13 112,7 59,1 23,8 41,444 38,4 25,0 15,9 21,3 0,90 1,14 -0,24 126,8 59,7 23,7 41,745 39,0 25,3 15,9 21,5 0,94 1,20 -0,26 127,2 59,5 24,1 41,846 39,9 25,6 15,9 21,7 1,05 1,26 -0,20 119,2 59,8 24,1 41,947 40,4 25,8 15,9 21,9 1,01 1,31 -0,30 129,3 59,5 24,2 41,848 41,2 26,0 15,9 22,0 1,07 1,29 -0,23 121,1 60,3 24,0 42,249 42,1 26,4 15,9 22,3 1,12 1,34 -0,22 119,7 60,0 24,4 42,250 42,9 26,6 15,9 22,4 1,08 1,40 -0,33 130,4 60,3 24,2 42,2

Promedio 39,7 25,6 15,9 21,7 1,00 1,23 -0,23 123,2      

Tabla N°5: Razones de flujo agua caliente/agua fría y los respectivos resultados de cálculo.

 Fcaliente

(l/min)   F fría (l/minU(W/m*2

°C) ƞ  2   1   1168,4823 137  2,5   1   1639,7814 121,6  2   2   2164,7821 123,2  1   2   1664,4400 131,9  1   3   1964,9140 123,2