Tubos Y Coraza Lem 1-6.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán CAMPO 1

INGENIERÍA QUÍMICA Laboratorio Experimental Multidisciplinario (LEM) Profesor Silva Escalona Celestino Profesora Martínez Estrado Abigail Alumnos: Juan Cabañas Islas Alejandro Garcia Garcia Víctor Gómez Cano Roberto Martínez Ponce Ulises Informe experimental VI: Balance de materia y energía en un intercambiador de calor de tubos y coraza. GRUPO 2202 SEMESTRE 2019-I 19 de Octubre del 2018

Introducción En la industria existen diversos tipos de intercambiadores de calor, uno de los más utilizados por ser muy accesible es el que está diseñado con tubos y una coraza, los intercambiadores de calor se diseñaron porque los ingenieros empezaron a darse cuenta que había una gran necesidad de ahorrar energía, para ello se diseñaron estos equipos, Los intercambiadores de calor de tubo y coraza generalmente se usan cuando se necesita una gran superficie de intercambio de calor en un espacio reducido. Un intercambiador de calor de tubos y coraza consiste en una coraza contenido en su interior de un haz de tubos. Las partículas de los cuerpos se encuentran en constante agitación y en consecuencia de esta agitación los cuerpos generan una determinada energía térmica, entonces la temperatura es un indicador de la energía térmica que tienen los cuerpos, de modo general se puede decir que a una mayor temperatura existe mayor energía de este tipo. Los cuerpos y los sistemas en general pueden intercambiar energía térmica. A esta energía térmica intercambiada se le denomina calor. El calor es la energía intercambiada entre un cuerpo y su entorno por el hecho de encontrarse a distinta temperatura. El calor como el trabajo es energía en tránsito, por lo que se puede entender también como un método para transferir energía. Los intercambiadores de tubo y coraza ofrecen una razonable compactación y permiten un económico proceso de transferencia de calor en razón con la fortaleza de la estructura mecánica y constructiva del intercambiador. Permiten que sea fácil limpieza por el lado de los tubos y generalmente aceptable por la parte de la coraza. Una amplia variedad de las características o parámetros del diseño necesitan requerimientos especiales como, presiones extremas y temperaturas, vibraciones, erosiones, corrosión, cambio de fase y reposición de los componentes. En los intercambiadores de calor son permitidas áreas de transferencia en el rango de 0.1 a 90000 m2 en una coraza simple, por ello los intercambiadores de calor de tubo y coraza son los más utilizados en la energía, el control ambiental y los procesos industriales en una vasta variedad de servicios, la mayor desventaja de los intercambiadores de tubo y coraza es que los mismos no pueden ser modificados una vez que han sido construidos, en oposición a otros tipos En una industria es muy importante la operación de un equipo de proceso por la importancia que tiene la transferencia de calor en cualquier proceso y resulta imprescindible depender de los intercambiadores de calor porque regularmente se utilizan con conexión a otros equipos. Objetivos

1. Comprender la importancia de los balances de materia y energía en un intercambiador de calor de tubos y coraza. 2. Operar un intercambiador de calor de tubos y coraza a diferentes flujos para determinar los balances de materia y energía. Problema experimental El alumno deberá calcular las pérdidas de calor por conexión en un intercambiador de calor de tubos y coraza empleando los balances de materia y energía basándose en los datos experimentales obtenidos. Descripción del equipo El equipo instalado en el L.E.M. consta de un intercambiador de calor de tubos y coraza alimentado de una corriente de vapor saturado y una corriente de agua fría, además de un tanque de condensados con su medidor de nivel y un rotámetro para medir el gasto de agua. Material y equipo Material Equipo Servicios a) Probeta graduada El intercambiador de Agua helada. de plástico de 2L calor de tubos y Vapor. b) Cronometro coraza instalada en el c) Guantes de L.E.M. de I.Q. asbesto Indicaciones experimentales 1) Verificar que los servicios solicitados estén disponibles, como es el caso del agua helada y el vapor. 2) Purgar en el intercambiador de calor el condensado acumulado. 3) Verificar que esté cerrada la válvula de retorno de agua fría y abierta la que alimenta el tanque de condensados para verificar temperatura. 4) Iniciar las mediciones regulando el flujo másico suministrado por la línea de agua helada que conecta el rotámetro. 𝐾𝑔 5) Mantener constante la presión del sistema con el manómetro a 0.5 2 . 𝑐𝑚

6) Medir las variables importantes para determinar las pérdidas de calor en los balances de energía. Datos experimentales Mediciones Medición Temperatura Temperatur Presión Flujo agua Flujo salida del agua de a agua de vapor de fría a la condensado 𝐿 entrada (ºC) salida (ºC) entrada entrada ( ) 𝐾𝑔 𝐺𝑎𝑙 𝑚𝑖𝑛 (𝑐𝑚2 .) (𝑚𝑖𝑛)

1 2 3 4 5

15 18 18 15 17

48 63 67 69 72

0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

3.5 3.0 2.5 2.0 1.5

1.4 1.38 1.16 0.98 0.8