fenomenos-9

8/15/2019 fenomenos-9

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• Determinar el coeficiente global de transferencia de calor• Proponer y resolver un modelo para la transferencia de calor entre un

serpentín y el fluido

• Observar y evaluar la influencia del caudal en el serpentín sobre el

coeficiente de transferencia de calor internoIdentificar el mecanismo de intervención de calor latente y calor sensible

Verificar la resistencia térmica

MARCO TEORICO

La transferencia de calor es el proceso por el que se intercambia energía en forma de

calor entre distintos cuerpos, sistemas o entre diferentes partes de un mismo cuerpo

que estn a temperaturas diferentes! "l calor se transfiere mediante diferentes

mecanismos de transferencia de energía, entre ellos por convección, radiación o

conducción! #unque estos tres procesos pueden tener lugar simultneamente, puede

ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos!

"$isten ciertos tipos de problemas, como por e%emplo aquellos que estn relacionados

principalmente con intercambiadores de calor , donde es necesario simplificar el

clculo de transferencia de calor, esto se reali&a incorporando el concepto de

coeficiente global de transferencia de calor '() , el cual se relaciona con el calor de la

siguiente ecuación*


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+ (-#- ./

Donde

• +* calor '0)

• #* rea de transferencia de calor ' m2

)

• /* /emperaturas

• (* coeficiente global de transferencia de calor 'w

m2

k )

• resistencia térmica*1

UA

MATERIALES Y EQUIPAMIENTO

• 1istema de refrigeración

• 1istema generador de vapor

• 2alan&a

• Planc3a de calentamiento

• /ermómetros

• Probeta

• Vernier

Datos obtenidos

"n la prctica se utili&o dos fluidos, que se les reconocer por la siguiente notación*

• 4lu%o caliente* c

• 4lu%o frio* f

• flujo calienteentrada * ce

• flujo calientesalida * cs

• flujo frioentrada : f e

•

flujo friosalida

: f s

/iempo'min) T 1( T 2

'

℃¿

Volumen de agua que se necesita para

refrigerar cada 56ml de fluido 'ml)


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7*85*97min :8!9

℃

5;

℃Dimetro interior

d i¿

)

Dimetro e$terior '

De )

8*65*5:min :;!8

℃

57!;

℃


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() Deter%inar a $ond&$tividad $aor'#i$a $onve$tiva de #&ido en %ovi%iento!

Ballaremos el coeficiente convectivo '3) mediante la siguiente formula

Para el coeficiente convectivo del dimetro interno di *

hi di

k

μ c p

k ¿1/3

ρ v́ di

μ ¿0.8∗¿

0,023∗¿

Ballando el caudal '+)*

+

v

t

• t 9


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@omo el fluido todavía permanece liquido en el interior del tubo, entonces la viscosidad

a una temperatura menos a su punto de ebullición a :6 ℃ ser*

μ=¿ 6,666?99Ag C 'ms)

c p=4,196 E%CA!Ag a :6 ℃

A ¿ 6!8: FattsCmGE

"ntonces coeficiente convectivo del dimetro interno di *

hi di

k

μ c p

k ¿

1/3

ρ v́ di

μ ¿0.8∗¿

0,023∗¿

hi

¿/0,000322kg /(m · s)1000kg

m3 ∗0.000619m

s ∗0.0082m¿

¿

¿0.58watts/m ! 0,000322 kg/(m" s )∗4.196

julios

kgk ¿

0,023∗¿¿

Para el coeficiente convectivo del dimetro interno De :

he '6!69?-' ρμ( De−d i)

μ¿0.8 -' μc

p

! ¿1 /3 -' D

e

di¿0.53 -E)C De

Ballando el caudal de flu%o*

+v

t


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• t 9


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he '6!69?-'1000 kg /m30,000282 kg /(m· s)(0.0119m−0.0082m)

0,000282 kg /(m· s) ¿0.8 -'

0,000282kg /(m · s)¿4,216 !j /k " k g0.58watts/m !

¿1/3 -'0.0119m

0.0082m ¿0.53 -6!8: FattsCmGE)C

0.0119m

he

(. Reai*ar e baan$e de ener!'a de siste%a.

2alance de calor

"l balance de energía en un intercambiador considerando como un todo se formula con

base en la ecuación de energía para flu%o estacionario aplicando un volumen de control

que encierra al intercambiador e$igiendo que la entalpia en la entrada al sistema sea

igual a la de salida

mc hce+mf hfe=mc hcs+mf hfs

Donde 3 es la entalpia específica JCAgK, >eordenando se obtiene*

1i suponemos que el calor específico de los dos fluidos es constante se obtiene*

@ada término representa el flu%o de calor intercambiado en el intercambiador, si se

utili&a el coeficiente global de transmisión de calor entre los fluidos frío y caliente, elflu%o de calor resulta*

+. Deter%inar e $oe#i$iente !oba


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(tili&amos la siguiente formula

(Q

A#T

• +calor latente de vapori&ación calor sensible

Dato bibliogrfico para el calor latente de vapori&ación del agua* 9!9;-5 03

AJCAg

• Para obtener el calor sensible usaremos la siguiente formula

+m c p ./

• @omo la ρ del agua es 5

/eniendo como volumen 56 ml 'c m3

) podemos 3allar la masa que ser

• ρ m C→ ρ 56g

• $ % 7!5:; JCg ℃

• T

1 :8 ℃

• T

2 5; ℃

• tiempo 9


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• ./mlog

ln ('T 1−'T 2)¿

('T 1−'T

2)

¿

T 1e(condensado ) T 1( (condesado) T 2e(refrigerante ) T 2 ((refrigerante)

:;!=G@ 57!78G@ 5:!:8G@ 59G@

./5=9!98G@ ./9;!:8G@

;8!7C7!5:

58!;7;E

Ballando el rea

# 9 M r L

r* 6!75cm

L* ?7cm

#9-?!57-6!75cm-?7cm 6!66:=8:=; m2

4inalmente coeficiente global*

(Q

A#T

=!89?=A0C'6!66:=8:=;mN9-58!;7;E)

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