TituloJoham lvarez Montoya

David Jair Bedoya Jaramillo

Alejandro Carvajal CastrillnJuan Pablo Montoya Cadavid

IntroduccinSe analiz la transferencia de calor a travs de dos superficies extendidas cilndricas macizas, dispuestas a cada lado de un generador de calor. Se encendi el sistema antes de la prctica hasta lograr el estado estacionario y se tomaron los datos de temperatura y geometras del sistema.

En un prrafo de 10 lneas se realizar una introduccin de la prctica realizada, con la cual se debe describir que se hizo, cmo se hizo y que resultados se obtuvieron (brevemente).

MetodologaSe tena un arreglo de dos barras macizas metlicas, especficamente de cobre y aluminio, ubicadas en los extremos opuestos de un generador de calor por resistencia elctrica como se muestra en la foto:

Se encendi el generador aproximadamente una hora antes de la prctica para as poder llegar a un estado estacionario, en el cual se realizaron las mediciones. Se tomaron las medidas geomtricas de ambas aletas y la temperatura aproximadamente cada 12cm desde el extremo libre hasta la base.

El laboratorio se encontraba a una temperatura de 26.0 C, una humedad de 24% y una presin de 24.98 in-Hg.

Resultados y anlisis de resultados.Se debe realizar una descripcin de los datos obtenidos en la prctica, los cuales deben ser incluidos en tablas, as como una descripcin de los Modelos de clculo utilizados para la obtencin de variables, errores y/o ajustes. Cuando sea necesario el uso de datos de la bibliografa, deben ser mencionados y debidamente citados.

Tabla 1. Datos de la Barra de Cobre:P0P1P2P3P4P5

T[C]9674,152,241,636,534,7

X[m]00,0870,210,3360,460,583

Tabla 2. Datos de la Barra de Aluminio:

P0P1P2P3P4P5

T[C]84,476,462,252,047,846,4

X[m]00,080,200,3250,450,572

Para encontrar los valores de U (coeficiente global de transferencia), Q (calor transmitido), T2 (temperatura del agua), hi (coeficiente de convectivo del agua) y N (Numero de recirculaciones en el intercambiador) es necesario conocer las propiedades del fluido y de la tubera.

Las ecuaciones a utilizar son las siguientes:

(1)Donde:

Capacidad calorfica del agua Flujo msico del agua Cambio de temperatura del aguaA partir del calor del fluido y de las propiedades de la tubera se obtiene el coeficiente de transferencia global para el intercambiador.

(2)

Donde:

rea de la tubera

La determinacin de la temperatura del agua en el interior de la tubera se realiz a partir del calor del fluido y las propiedades del fluido y la tubera.

(3)Donde:

: Conductividad trmica del material: Espesor de la tubera Temperatura promedio del vaporA partir de las condiciones en la cuales se desarrolla el flujo se utiliza la siguiente correlacin [3]:

(4)

Donde:

Numero de Reynolds Numero de PrantA travs de Nu y las propiedades del fluido y la tubera se determin el coeficiente convectivo del agua.

(5)

Donde:

Dimetro interno de la tubera

Por medio del tiempo de residencia del agua en el intercambiador y las propiedades de ste se obtuvo el nmero de recirculaciones del fluido en el intercambiador

(6)

Donde:

Tiempo de residencia

Masa del agua

Para realizar un adecuado anlisis de los resultados obtenidos de los clculos, estos pueden ser presentado en tablas o grficas en las cuales es necesario que las tablas de resultados y/o errores deben tener ttulo de cada columna o fila, las grficas deben tener el ttulo preciso, nombres de coordenadas, si es necesario, sin olvidar que una grfica est compuesta por su eje vertical (Y) y el eje horizontal (X). Sin olvidar una seleccin de una escala apropiada.

Adems, se debe analizar la desviacin con respecto a los valores reportados en la bibliografa. (Incluye valores de error tabulados y/o graficados) y se deben incluir las hiptesis de las posibles causas y fuentes de error que justifiquen las desviaciones.

P. Ej

En la tabla 5 se observan los resultados obtenidos.Tabla 5. Resultados de Q, U, Tw, hi y N.Q (W)U (W/m2K)Tw (C)hi (W/m2K)N

51909,8891768,09109,8538675,895,25

En los resultados se observa que fueron necesarias aproximadamente 5 recirculaciones del fluido a travs del intercambiador para que la temperatura de ste ascendiera de 20.4 C a 70 C. Durante el proceso se generaron 51909,88 W de calor.El valor obtenido del coeficiente convectivo del agua se encuentra en el rango establecido en la teora, el cual describe que para un proceso de conveccin forzada de lquidos el valor oscila entre 250 - 20000 W/m2K [1].

A partir del calor producido durante el proceso por cada ciclo, es decir, el calor dividido entre la cantidad de ciclos (Tabla 5), se encontr la temperatura de pared de la tubera que alcanz un valor de 109,85 C. En las distintas industrias se usan varios tipos de intercambiadores de calor, los cuales son analizados segn el coeficiente global de transferencia de calor que se obtiene mediante la ecuacin 2.Dentro de los distintos procesos existen los que son con y sin agitacin, stos son empleados dependiendo de los productos que se deseen obtener. Desde un punto de vista termodinmico los procesos sin agitacin, al tener una salida a determinada temperatura y un retorno del mismo fluido ya caliente pero sin agitacin, hace que los delta de temperatura sean ms amplios, por lo cual en la ecuacin van a influir para que los coeficientes globales de transferencia de calor sean mayores. Estos procesos son ampliamente cuestionados gracias a que hacen que los tiempos de implementacin sean ms largos, ya que no hay una agitacin constante, para grandes volmenes de fluidos a calentar es ms grande aun el tiempo que tarda para llegar a las condiciones requeridas y por tanto menos empleado en la industria debido al incremento en los costos, al tiempo de la operacin y la cantidad considerablemente inferior de productos a elaborar por turno de trabajo.

Causas de error

La medicin del caudal a travs del rotmetro se llev a cabo de manera subjetiva por la persona que la realizaba, por lo que no fue muy precisa. Las posibles incrustaciones o ensuciamiento de la tubera debido al uso constante ya que esto genera una mayor resistencia y por tanto errores en los clculos de los coeficientes de transferencia de calor.

El tiempo de residencia en el intercambiador fue medido con poca precisin pues la temperatura oscil entre valores cercanos a 70 C, mas no permaneca en esa temperatura que era la esperada para la prctica.

A pesar de que la presin deba estar constante, se presentaron variaciones durante toda la prctica lo que interfiri en la medicin a travs de la termocupla de la temperatura.

Conclusiones

Conclusiones particulares y generales: Se realizan teniendo en cuenta los objetivos, pero primordialmente los resultados logrados en la prctica.

Sugerencias, recomendaciones y modificaciones con respecto a la prctica

P. Ej

El coeficiente convectivo del agua es mayor al del vapor en un proceso de conveccin forzada.

Para generar un delta de temperatura de 49.6 C es necesario 5.2 recirculaciones del fluido en el intercambiador.El fluido de agua en el intercambiador a un dimetro de 0,0064 fue de tipo turbulento.La temperatura de pared corresponde a un valor de 109,85 C estando satisfactoriamente en el rango esperado entre las temperaturas de salida de ambos fluidos.

Aplicacin [4]Se debe incluir el comentario de un artculo de revista (ver bibliografa) o captulo de libro en el que se tenga una aplicacin para el principio trabajado en cada prctica.

P. Ej

La aplicacin de este proceso de calentamiento sin agitacin en un intercambiador se presenta en el campo Agroindustrial en la parte de microbiologa y bioqumica para la produccin de de quesos.

Sistema para la obtencin de cuajadas libres de enzimas coagulante.

Este proceso consiste en hacer actuar el coagulante sobre la leche a la cual se le ha reducido el contenido de calcio inico. Posteriormente, la enzima se inactiva por medio de una pasteurizacin a 72C durante 20 segundos, a los que le sigue un enfriamiento a 5C y la restitucin del calcio inico. Finalmente se realiza un calentamiento sin agitacin hasta unos 36C, durante el cual se produce la coagulacin.

Bibliografa

Se debe incluir la Bibliografa utilizada para la elaboracin de este informe.

P. Ej[1] Incropera, Frank. DeWitt David. 1999. Fundamentos de transferencia de calor, Cuarta Ediccion. p 8. Editorial Pearson Prentice Hall. Mxico.[2] Geankoplis C. J. Procesos de transporte y operaciones unitarias 3 edicin. Cecsa. Mxico, 1998 (Apndice A3 y A2). 972, 951.[3]Vasco Oscar, Naranjo Carlos. Gua de Laboratorio transferencia de Calor. Calentamiento de lotes de agua sin agitacin, con intercambiador de calor externo, p 4, 3. Facultad de Ingeniera, Universidad Pontificia Bolivariana.[4]Reinheimer, Jorge. Zalasar Carlos. Avances en microbiologa bioqumica y tecnologa de quesos. Universidad nacional, Bogota, colombia. p 184.