Practica de Transferencia-Condensador Vertical (1)

8/11/2019 Practica de Transferencia-Condensador Vertical (1)

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INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICA E INDUSTRIASEXTRACTIVAS

ESIQIE

LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR

PRACTICA N 4CONDENSADOR HORIZONTAL

PROFESOR: ISMAEL MEDINA MONDRAGN

INTEGRAMNTES:

CISNEROS MUOZ ALEJANDRA

ENRIQUEZ OLIVARES ERICK

VALDEZ MANRIQUEZ NORMA MIRIAM

GRUPO: 2IM88

MIRCOLES 30/ABRIL/2014


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OBJETIVOS

En esta prctica se estudiara cuando un vapor hace contacto con una superficie

que se encuentra a una temperatura inferior a la temperatura de saturacin delvapor, el cual implica un cambio de fase. Se trabajara en los dos tipos deintercambiadores para ver en que intercambiador la condensacin puede formarsesobre la pared de un tubo.

Conocer y aprender a operar el equipo. Realizar un anlisis de acuerdo al comportamiento del equipo. Determinar el comportamiento del equipo tomando en cuenta el tipo de

condensacin. Determinar cul es la eficiencia trmica del intercambiador. Determinar el coeficiente global de transferencia de calor experimental y

terico para conocer el comportamiento del equipo.


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INTRODUCCIN

Los equipos llamados condensadores se emplean para hacer pasar un vapor ouna mezcla de vapores al estado lquido mediante la extraccin de calor.

Estos aparatos son muy utilizados en las operaciones de destilacin, evaporacin,refrigeracin y licuefaccin. Con frecuencia el calentamiento de muchos fluidos sehace mediante vapor de agua, que condensa al transferir su calor latente. Estosequipos no reciben el nombre de condensadores, ya que su principal funcin no esla de condensar, aunque en realidad se presenta en ellos el mismo fenmeno decondensacin al igual que en los condensadores tpicos.

Cuando el vapor contiene aire u otros gases incondensables, la emisin calorficadurante la condensacin se reduce. Esto ocurre porque en la superficie fra secondensa el vapor y el aire permanece all a menos que se lo drene, a medida quepasa el tiempo el aire se va acumulando cerca de la pared de los tubos yobstaculiza el movimiento del vapor hacia la pared.

Un condensador es un cambiador de calor latente que convierte el vapor de suestado gaseoso a su estado lquido, tambin conocido como fase de transicin.

El equipo de transferencia de calor es esencial usado en todas las industrias deproceso y el ingeniero debe estar familiarizado con los diferentes tipos de equiposempleados para esta operacin.

La condensacin por pelcula es susceptible al anlisis matemtico y los clculosde los condensadores comerciales se basan en este tipo de condensacin.

En la condensacin por pelcula los coeficientes de transferencia de calor son msbajos que en la condensacin por goteo, el espesor de la pelcula se ve afectadopor la velocidad, viscosidad, la densidad, el dimetro del tubo la textura de lasuperficie por la que se efecta la condensacin y sobre todo por la posicin delcondensador.

En la condensacin los equipos pueden ser colocados en forma horizontal overtical dependiendo de la aplicacin del condensado.Para poder definir la posicin de un condensador debe tomarse en cuenta lafacilidad de mantenimientos, el tipo de soportes estructurales y el costo queimplica, generalmente es ms costoso instalar un condensador de tipo vertical.La posicin del condensador afecta considerablemente el valor de los coeficientesde pelcula.


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Los factores que se deben considerar en la eleccin de un intercambiador de calorson:

Temperatura a la que se trabaja

Estado del fluido (vapor o lquido)

Presin a la que se someten los fluidos.

Prdidas de presin en los intercambiadores

Caudal del fluido

Accin corrosiva del fluido tratado


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Un condensador es un intercambiador

trmico, el cual se pretende que el fluido

que lo recorre cambie a fase liquida desde

su fase gaseosa mediante el

intercambiador de calor (cesin del calor

al exterior, que se pierde sin posibilidad

de aprovechamiento) con otro medio.

Qu es un condensador?

Condensadores

Tipos de condensadores

Los condensadores se pueden clasificar en

muchas formas diferentes. Una forma consiste

en basar la clasificacin en las direcciones a

donde se dirige la condensacin horizontal yvertical, cuando el condensado de vapor forma

una pelcula se habla de un condensador

vertical y cuando el condensado se hace por

goteo se habla de un condensador

Usos de un condensador

Cuando un vapor puro saturado entra en

contacto con una superficie fra tal como un

tubo se condensa y puede formar gotas en susuperficie y en lugar de cubrir el tubo se

desprenden de l, dejando el metal

descubierto en el cual se pueden tomar

nuevas gotitas de condensado.

Son diversos los usos que se le puedan

acreditar a cada uno de los tipos de

condensadores existentes, pero en general, los

condensadores son usados para recuperar un

producto que se encuentra en fase vapor.

Condensador por goteo

Un condensador es un cambiador de calor latente

que convierte el vapor de su estado gaseoso a su

estado lquido, tambin conocido como fase de

transicin. El propsito es condensar la salida (o

extractor) de vapor de la turbina de vapor para as

obtener mxima eficiencia e igualmente obtener el

vapor condensado en forma de agua pura de regreso

a la caldera.

Funcionamiento

Condensacin por pelcula

Condensadores

Durante la condensacin puede formarse

sobre la pared del tubo de la pelcula decondensado una pelcula, en la condensacin

por este tipo de coeficientes de trasferencia

de calor son ms bajos que por la de goteo, el

espesor de la pelcula se ve afectado por la

velocidad, viscosidad y textura de la superficie

por la que se efecta la condensacin y por la

o osicin del condensador.


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DIAGRAMA DE FLUJO


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CLCULOS

Tabla de datos experimentales

Lectura de las temperaturas en los termoparesTermopar 1 Termopar 2 Termopar 3 Termopar 4

34C 40C 98C 76C

Tabla de datos experimentalesLectura del rotmetro Pv (kg/cm ) Tv (C) Tc (C) Tagua Taguacaliente

80% 92 93 22 37100 97 24 44109 100 24 45

z condensado minutos 109 101 24 45

55 10 minutos 108 100 24 45

108 100 24 44108 100 24 44

Clculo del gasto volumtrico del aguaFormula: * *Sustitucin:

*

*

Resultado: Clculo del gasto masa del agua

Formula: Sustitucin:

*Resultado:


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Clculo del gasto volumtrico del condensadoFormula: *Sustitucin:

*Resultado: Clculo del gasto masa del condensado

Formula: Sustitucin:

*Resultado:

Clculo del calor ganado por el aguaFormula:

Sustitucin:

* * Resultado:


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Clculo de la presin absolutaFormula: () Sustitucin:

)Resultado: Tomando de tablas de vapor @ Pabs :

Clculo del calor ganado por el aguaFormula: *Sustitucin:

* *Resultado:

Clculo de la eficiencia trmica del equipoFormula: *Sustitucin:

Resultado:


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Clculo de Formula:

Sustitucin:

Resultado:

Clculo del rea de transferencia de calor

Formula: Sustitucin: Resultado:

Clculo del coeficiente global de transferencia de calor experimentalFormula: *Sustitucin:

Resultado:


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Clculo de la temperatura media del agua.

Frmula :

Sustitucin : Resultado : tm=34CPropiedades del agua @ tm :

Clculo de la velocidad de flujo del agua

Frmula : Sustitucin : Resultado :


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Clculo del coeficiente de pelcula interior.Frmula : Sustitucin:

* Resultado :

Clculo de temperatura de pelcula.

Frmula :

Sustitucin :

Resultado :


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Clculo del coeficiente de pelcula exterior.Frmula : Sustitucin :

Resultado: Clculo del coeficiente de transferencia de calor terico.

Frmula :

Sustitucin :

* * Resultado :

Clculo de desviacin porcentual.Frmula : Sustitucin :

Resultado :


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Tabla de resultadosGasto volumtrico del agua Gasto masa del agua

Gasto volumtrico del condensado Gasto masa del condensado Calor ganado por el agua Presin absoluta Calor cedido por el vapor

Eficiencia trmica del equipo

rea de transferencia de calor Coeficiente global de transferencia de calor experimental Temperatura media del agua tm=34CVelocidad del flujo del agua Coeficiente de pelcula inferior Temperatura de pelcula Coeficiente de temperatura exterior

Coeficiente global de transferencia de calor terico Desviacin porcentual


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OBSERVACIONES

Al realizar esta prctica se pudieron apreciar varios factores, los cuales se puedenconsiderar como influyentes en los resultados obtenidos en nuestraexperimentacin. La afectacin que se puede considerar de mayor relevancia es laperdida de vapor, pudindose observar dicha perdida a travs de la ventana por lacual se puede observar el fenmeno de condensacin de pelcula. Tambin es deimportancia comentar que el equipo no se centro, esto no afecta directamente losresultados del experimento pero si afecta la apreciacin del fenmeno decondensacin por goteo. Con lo anterior se puede apreciar que el condensadorhorizontal mostro menos eficiencia que el condensador vertical.

CONCLUSIONES

Se puede concluir que para decir cul de los dos equipos es mas eficiente sepuede determinar por tres mtodos; la primera forma de hacerlo es de maneravisual, basta nicamente con observar los fenmenos de condensacin y lacantidad de condensado que se obtiene dentro de los equipos; en este primermtodo se puede apreciar que el condensador vertical es ms eficiente ya que lacantidad de condensado que se apreciaba en el condensador era mucho enrelacin al condensador obtenido en el equipo horizontal. La segunda forma dedeterminar cul de los dos equipos es ms eficiente y es muy sencilla basta conmedir la altura del condensado; para el condensador vertical se registro una alturade 5 cm, como se observa el condensador vertical es ms eficiente con respectoal condensador horizontal. La tercer forma de verificar que el equipo es mseficiente, se puede hacer basndose en el clculo del coeficiente global detransferencia de calor tanto experimental como terico con los cuales se puedeobtener un porcentaje de desviacin porcentual y as poder determinar cual equipoes ms eficiente; como se puede apreciar en los resultados obtenidos en las dospracticas el porcentaje de desviacin es mayor en el condensador vertical, conesto nos vamos a un dato bibliogrfico que nos dice que el coeficiente global detransferencia de calor de un condensador vertical es de (400-1800 kcal/hm 2C).Con lo cual se refuerzan nuestros clculos. Por lo tanto podemos concluir que elcondensador vertical es ms eficiente respecto al condensador horizontal.


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BIBLIOGRAFA

1.- CALLEJA, G. y col. (1999) Introduccin a la Ingeniera Qumica. Sntesis.

2.- HOLMAN, J.P. (1998) Transferencia de Calor Mc Graw-Hill.3.- Tipos de condensadores. Consultado en:

http://books.google.com.mx/books?d=mAt-

AM64zfgCpg=PA88DG=condensacin+en+forma+de+gotahl=essa=Xei=Ndcnuoo-

CYyCrQGdk4G4Agved=0CC0Q6AEwAA#v=onepageq=condensacion%20en%20forma %20de%20gotaf=false

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