Análisis de la transferencia de calor en sistemas intercambiadores de calor aleteados, Ejercicios de Calor y Transferencia de Masa

¡Descarga Análisis de la transferencia de calor en sistemas intercambiadores de calor aleteados y más Ejercicios en PDF de Calor y Transferencia de Masa solo en Docsity! Informe de Laboratorio - Sistemas De Intercambiadores De Calor Aleteado Autores: Albarracín Yeferson Aurelio Bareño Cruz Kedwin Alirio Gantiva Sánchez Daniela Gómez Anderson Jhon Guaqueta Lara Vanessa Julieth Jiménez Salamanca José Alfredo Pérez Díaz Cristian Alejandro Escuela Tecnológica Instituto Técnico Central (ETITC). Facultad Procesos Industriales Transferencia De Calor y Masa (P8B) Profesora: María Dolores Galindo Torres Bogotá, Colombia 18/04/2024 Tabla de Contenidos Introducción ........................................................................................................................ 3 Objetivo General ................................................................................................................. 4 Objetivos Específicos...................................................................................................... 4 Marco Teórico ..................................................................................................................... 6 1. Tipos De Aletas........................................................................................................... 6 2. Materiales De Las Aletas ............................................................................................ 7 3. Fluidos......................................................................................................................... 7 4. Diseño De Intercambiadores De Calor Aleteado ........................................................ 8 5. Aplicaciones ................................................................................................................ 8 Procedimiento ................................................................................................................... 10 Elementos Utilizados ........................................................................................................ 12 Cálculos............................................................................................................................. 15 Conclusión ........................................................................................................................ 19 Lista de referencias ........................................................................................................... 20 • Establecer el óptimo proceso para la transferencia de calor de una zona a otra, por medio de un sistema aleteado que permita un excelente funcionamiento al interior del equipo y que este me posibilite identificar y garantizar el más alto rendimiento del dispositivo sin causar afectaciones al desarrollo del funcionamiento en el mecanismo. • Asegurar un proceso de refrigeración en cuanto a la transferencia de calor por medio de un sistema aleteado, basado en el comportamiento del equipo puesto en la práctica. Marco Teórico Los sistemas intercambiadores de calor aleteado son componentes esenciales en una amplia gama de aplicaciones industriales, desde la refrigeración y la calefacción hasta la generación de energía y la industria química. Su función principal es transferir calor de un fluido caliente a otro fluido frío mediante la conducción a través de las aletas y la convección en los fluidos. La eficiencia de la transferencia de calor depende de varios factores, como el diseño de las aletas, el material de las aletas y los fluidos utilizados. 1. Tipos De Aletas Existen diferentes tipos de aletas que se pueden utilizar en intercambiadores de calor, cada una con sus propias características y ventajas. Algunos de los tipos de aletas más comunes incluyen: • Aletas rectangulares: Son las aletas más simples y económicas de fabricar, pero también tienen la menor eficiencia de transferencia de calor. • Aletas circulares: Ofrecen una mayor eficiencia de transferencia de calor que las aletas rectangulares, pero también son más costosas de fabricar. • Aletas onduladas: Tienen una superficie de transferencia de calor más grande que las aletas rectangulares o circulares, lo que las hace más eficientes para la transferencia de calor. • Aletas extendidas: Se extienden desde la base de la aleta hasta la punta, lo que aumenta aún más la superficie de transferencia de calor. 2. Materiales De Las Aletas El material de las aletas también es un factor importante en la eficiencia de la transferencia de calor. Los materiales con alta conductividad térmica, como el aluminio y el cobre, son los más eficientes para la transferencia de calor. Sin embargo, estos materiales también pueden ser más costosos y pesados. Otros materiales que se utilizan comúnmente para las aletas incluyen el acero inoxidable y el plástico. 3. Fluidos Las propiedades de los fluidos que se utilizan en un intercambiador de calor también afectan la eficiencia de la transferencia de calor. Los fluidos con alta conductividad térmica y viscosidad baja son los más eficientes para la transferencia de calor. Algunos de los fluidos que se utilizan comúnmente en intercambiadores de calor incluyen agua, aire, aceite y refrigerantes. Procedimiento Procedimiento (intercambiadores de calor), La disipación del calor en algunos materiales surge como el método eficiente para que un material o equipo no alcance temperaturas que sobrepasen los limites estipulados por el fabricante, mejorar transferencia de calor por conducción a lo largo de las aletas que posee el material y gracias al ambiente generando transferencia por convección, siendo así este sistema de con conducción convección. En primera instancia se identifica los elementos de medición como el manómetro, el cual nos permitirá. I. tomar temperaturas iniciales a la entrada y a la salida del radiador II. medir con el calibrador el ancho y la altura de las aletas del radiador III. Medir con ayuda del flexómetro el largo y ancho del radiador IV. Medir con ayuda del anemómetro las temperaturas y con el sensor de temperatura de contacto medimos en la base, en la tubería y en los extremos de las aletas Una vez tomados estos datos requeridos, se procede a encender la máquina, donde se evidencia dentro del sistema que al abrir la válvula el aire se expande y sale expandido a temperatura baja, luego entra en forma de líquido saturado y durante su transformación se evapora al recibir el calor del aire y empieza a salir en forma gaseosa a baja temperatura y baja presión, este proceso se llama vapor saturado donde el compresor lo recibe y lo comprime y sale en forma gaseosa a alta temperatura y alta presión, llamado vapor sobrecalentado, luego de este proceso el fluido pasa al condensador entrando con temperatura alta y baja presión donde empieza a realizarse un intercambio de calor y entonces el fluido sufre el cambio de estado de gaseoso o vapor sobrecalentado a liquido pasando a través de la tubería y saliendo de la tubería a una temperatura un poco más alta que a la temperatura ambiente y alta presión registrada por los manómetros Elementos Utilizados Para el desarrollo del laboratorio se utilizaron los siguientes elementos: Anemómetro: instrumento para medir la velocidad o rapidez de los gases ya sea en un flujo contenido, como el flujo de aire en un conducto, o en flujos no confinados, como un viento atmosférico. Para determinar la velocidad, un anemómetro detecta el cambio en alguna propiedad física del fluido o el efecto del fluido en un dispositivo mecánico insertado en el flujo. Un anemómetro puede medir la magnitud de la velocidad total, la magnitud de velocidad en un plano, o el componente de velocidad en una dirección específica. Cálculos MODEL Y9USC12-2R HZ 60 Btu/h 12000 WATTS 1210 AMPS 10.7 EER 9.8 1. Alto, ancho, profundo de los intercambiadores de calor EVAPORADOR (Entrada) CONDENSADOR (Salida) Alto = 40cm Alto = 37cm Ancho = 42cm Ancho = 60 cm Profundo = 4.4 cm Profundo = 7cm 2. Material de la tubería cobre Coeficiente K = 401 W m ° C 3. Material de las aletas de aluminio Coeficiente K = 237 W m ° C 4. Aletas: EVAPORADOR (Entrada) CONDENSADOR (Salida) Largo = 36,5 cm Largo = 37cm Ancho = 4,4 cm Ancho = 7 cm Espesor = 0,2 mm Espesor = 0,2 mm 5. Número de aletas: Evaporador: 420 Condensador: 480 Aleta 1: W: 40cm x 1𝑚 100𝑐𝑚 = 0.4m h: 4.4cm x 1𝑚 100𝑐𝑚 = 0.044m t=0.2 mm x 1𝑚 1000𝑚𝑚 = 2x10−4 m 6. Área extendida de los intercambiadores con las aletas: EVAPORADOR: Tubo Cobre 3/8 Grosor = 0.89 mm Diámetro = 9,52mm x 1,𝑚 1000𝑚𝑚 =0.00952 m LARGO: Cant. Tubería atravesada X Ancho LARGO: 28 tubos X 42 cm= 1.176 cm X 1m 100cm = 11.76m Ase – Área Superficie Extendida Área superficial del tubo: A.Tubo = πDL A.Tubo = π (0,00952m) (11.76m) A.Tubo = 0,351m Área superficie de una Aleta: A.aleta = W*t A.aleta =0.4m*2𝑥10−4m A.aleta = 8𝑥10−5m Área extendida total: A.extendida= A.tubo + N x aleta x L A.extendida =( 0.351m + 420)* 8𝑥10−5𝑚 *11.76m A.extendida =0.395m N = 240 aletas totales Aleta: W: 37cm x 1𝑚 100𝑐𝑚 = 0.37m h: 7 cm x 1𝑚 100𝑐𝑚 = 0.07 m t=0.2 mm x 1𝑚 1000𝑚𝑚 = 2x10−4 m CONDENSADOR Tubo cobre de 3/8 Grosor: 0.89mm Diámetro: 9.52 mm * 1 𝑚 1000 𝑚𝑚 = 0.00952 m largo = Cantidad tubería atravesada por ancho largo= 30 tubos x 60 cm=1,800 cm x 1 𝑚 100 𝑐𝑚 = 18m Ase ➢ A.tubo = (0,00952m) (18 m) A.tubo = 0,538 m ➢ A. Aleta: W x t A. Aleta: 0,37m x (2𝑥10−4m) A.Alela: 7,4𝑥10−5 m ➢ A. Extendida = A.tubo + N x A.Aleta x L A.ext = (0,538m + 480) × (7,4𝑥10−5 m) x 18m A.ext= 0,640 m 7. El COP la eficiencia isoentrópica, el consumo de energía eléctrica y la capacidad frigorífica de la reserva. Potencia= Consumo energía eléctrica V= 115 V A = 10,7 A P = V × A P= 115 v × 10,7A P =1230,5 w * 1𝑘𝑤 1000 𝑤 = 1,23 KW N = 480 aletas totales Refrigerante R22 Peso molecular = 86.47 g/mol Punto de Ebullición = -40,8 °C Punto de Congelación = -160 °C Densidad =1,18 g/𝑐𝑚3