Condensador horizontal – Laboratorio de transferencia de calor (página 2)
- CORRIDA EN REGIMEN PERMANENTE:
Para un gasto de rotámetro al 58.5%
Cálculo del gasto volumétrico del
agua
Cálculo del gasto masa de agua
Cálculo del gasto volumétrico del
vapor
Cálculo del gasto masa de vapor
Cálculo del calor ganado
(Qa)
Tabla de propiedades a temperatura media @=32.5 °C | |
µ (Kg/mh) | 2.739 |
ĸ (Kcal/hm°C) | 0.534 |
ρ (Kg/m3) | 994.8 |
Cp (Kcal/Kg°C) | 0.998 |
λ@p=1.59 (Kcal/kg) | 644.06 |
Cálculo del calor cedido (Qv)
en donde se obtiene de tablas de vapor a presión
absoluta
Cálculo de la eficiencia
térmica del equipo
Cálculo del área de transferencia de
calor
Cálculo del coeficiente global de transferencia
de calor
Cálculo de la media logarítmica de
temperatura
En donde
Cálculo de la velocidad del
agua
Cálculo de los coeficientes de película
interior y exterior
Película Interior
Nota: Para este cálculo
las propiedades físicas se toman a temperatura media ™
del agua
Tm= 32.5 °C por lo tanto.
Película interior
Película exterior
Nota: Para este cálculo las propiedades
físicas se toman a temperatura de película (Tf) del
vapor
Este cálculo es un aproximado de la temperatura
de pared
Las propiedades son a temperatura de película
(tf) del condensado
Tabla de propiedades a temperatura media @=74.25 | |
µ (Kg/mh) | 1.378 |
ĸ (Kcal/hm°C) | 0.5733 |
ρ (Kg/m3) | 997.45 |
Cp (Kcal/Kg°C) | 1.0019 |
λ (Kcal/kg) | 644.06 |
Cálculo del coeficiente global de transferencia
de calor teórico
Cálculo de la desviación porcentual
%D
- 2da Corrida en régimen permanente
- CORRIDA EN REGIMEN PERMANENTE:
Para un gasto de rotámetro al 82%
Cálculo del gasto volumétrico del
agua
Cálculo del gasto masa de agua
Cálculo del gasto volumétrico del
vapor
Cálculo del gasto masa de vapor
Cálculo del calor ganado (Qa)
Tabla de propiedades a temperatura | |
µ (Kg/mh) | 2.627 |
ĸ (Kcal/hm°C) | 0.538 |
ρ (Kg/m3) | 994.1 |
Cp (Kcal/Kg°C) | 0.998 |
λ@p=1.59 (Kcal/kg) | 644.06 |
Cálculo del calor cedido (Qv)
En donde se obtiene de tablas de vapor a presión
absoluta
Cálculo de la eficiencia térmica del
equipo
Cálculo del área de transferencia de
calor
Cálculo del coeficiente global de transferencia
de calor experimental:
Cálculo de la media logarítmica de
temperatura
Donde:
Cálculo de la velocidad del agua
Cálculo de los coeficientes de película
interior y exterior
Película Interior
Nota: Para este cálculo las propiedades
físicas se toman a temperatura media ™ del
agua
Tm= 34.5 °C por lo tanto:
Película exterior
Para este cálculo las propiedades físicas
se toman a temperatura de película (Tf) del
vapor
Las propiedades son a temperatura de película
(tf) del condensado (excepto λ)
Tabla de propiedades a temperatura media @=75.38 | |
µ (Kg/mh) | 1.358 |
ĸ (Kcal/hm°C) | 0.5739 |
ρ (Kg/m3) | 973.7 |
Cp (Kcal/Kg°C) | 1.002 |
λ (Kcal/kg) | 644.06 |
Cálculo del coeficiente global de transferencia
de calor teórico
Cálculo de la desviación porcentual
%D
TABLA DE RESULTADOS
R
P
Gma
Gmv
Qa
Qv
ŋ
ΔTML
Uexp
hi
he
Uteo.
D
%
Kg/cm2
Kg/h
Kg/h
Kcal/h
Kcal/h
%
ºC
Kcal/hm2
°C%
58.5
0.8
714.5
46.56
10696.065
29987.43
35.66
61.44
476.59
1388.25
7308.44
994.23
52.06
82
0.8
918.6
34.92
17418.49
22490.57
77.44
60.21
772.27
1733.5
7395.72
1199.1
35.59
- Tabla de
resultadosCONDENSADOR
HORIZONTALLa gráfica nos representa el porciento del
rotámetro contra el factor global de transferencia (u)
teórico (azul) y experimental (verde), los valores
experimentales se encuentran debajo de los
valores teóricos esto, por que no se
alcanzó la máxima eficiencia, que pude ser
debido a varios factores (mala operación del equipo,
estado de
desgaste del equipo, incrustaciones por la calidad del
agua,
etc.). Los valores esperados teóricamente de U para un
gasto volumétrico mayor son elevados respecto a un
gasto menor, debido a que la velocidad aumenta y consecuente
la cantidad de calor transferido, también debido a que
una velocidad mayor provoca un movimiento
turbulento que propicia que los coeficientes de
película sean mayores, y por lo tanto que las
películas sean más delgadas.A continuación se compara una grafica de
condensador vertical con condiciones de operación
similares, que ayudará a analizar el comportamiento de ambos equipos. A diferencia
de la gráfica del condensador horizontal los valores
del rotámetro fueron 50 y 80%, pero podemos observar
que los valores teóricos aún así son
mucho menores a los esperados en el condensador horizontal, a
pesar de contar con las mismas características del
equipo en cuanto al área de transferencia, la
eficiencia también resulta pobre, lo cual se ve
reflejado en los valores de los coeficientes de transferencia
global que son muy bajos tanto experimentalmente como
teóricamente, por lo que no se cedió el calor
requerido al de las especificaciones del equipo. - ANALISIS DE
GRAFICASSolo se pudieron recolectar dos corridas de datos debido
a que al realizar una tercera la presión se
había modificado de 0.8 a 0.6 Kg/cm2, pese a los
intentos de volver a regularla, no se logró tal
objetivo
pues la caldera ya había sido apagada. Con la toma de
los datos recolectados elaboramos la gráfica %R vs U,
puede tener ciertas fallas debido a que solo hay dos corridas
de para los puntos de referencia por lo que la información de la gráfica puede
ser pobre y poco precisa, es recomendable hacer la toma de
por lo menos 3 corridas en régimen permanente para
seguir la tendencia. Hay que tener especial cuidado en el uso
de la válvula reguladora de presión y con la
tubería por la que pasa el vapor, pues se calienta
demasiado y puede provocar quemaduras al tocarlas por
descuido. - Observaciones:
Antes de empezar a operar el equipo, se recomienda
verificar que la válvula del rotámetro se
encuentre cerrada, para que al alimentar el agua
por la tubería, no sufra daños por la
presión impulsada por la bomba, también se
recomienda purgar la línea de vapor para que en la
tubería se elimine cualquier rastro de líquido
condensado que pudiese haber quedado tras operaciones
anteriores. Al igual que eliminar al condensado que se forma
en el condensador horizontal, pues de caso contrario el
condensado afectaría al calor que se desea ceder del
vapor al agua, puesto que también se lo
transmitiría al condensado hasta que este se
convirtiese a vapor. - Recomendaciones.
- Conclusiones:
El condensador horizontal es un equipo que nos permite
la transferencia de calor de un vapor a un líquido, su
funcionalidad y eficiencia esta directamente relacionado a su
área de transferencia y a la posición en la que
se encuentra, por favorecer un goteo constante del vapor que se
ha convertido en condensado, y que ayuda a definir las capas de
transferencia de calor que se forman en la longitud de los
tubos interiores, este fenómeno se debe a que las capas
son más constantes a diferencia de la película
que va resbalando por el condensador en posición
vertical, las cuales en el transcurso del tiempo van
teniendo un espesor diferente, por lo que las resistencias
de películas no son iguales a lo largo de la longitud
del condensador.
Por los valores obtenidos de los coeficientes de
transferencia global, se aprecia que el condensador horizontal
tiene una eficiencia mayor al del condensador vertical, la
energía cedida es mucho mayor, y esto es lo que se
está buscando en la toma de elección de un
equipo, cabe mencionar que las otras ventajas serían: el
mantenimiento del equipo ( que es más
accesible que el de posición vertical), la longitud del
tubo de transferencia, se requieren de longitudes más
cortas.), entre otras, por lo tanto se puede concluir que la
eficiencia del condensador horizontal es mayor a la del
condensador vertical.
- Referencias bibliográficas: Manual del Ing.
Químico, Perry
Autor:
Sandra I. Calzadilla González
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