UNIVERSIDAD ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DECIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA PROGRAMA DE CIENCIAS BASICAS TRANSFERENCIA DE CALOR 211611-6 PRÁCTICAS VIRTUALES PRESENTADO POR NANCY CATALINA MONÁ Código 43.153.728 TUTOR: CARLOS GERMAN PASTRANA BONILLA INGENIERIA DE ALIMENTOS MAYO 2015 . Determinar el coeficiente global de transferencia de calor para el intercambiador de calor. en la etapa de pasterización. INTRODUCCIÓN En el proceso de producción de yogurt.Para el fenómeno de transferencia de calor asociado con el yogurt generalmente se utiliza un intercambiador de placas. Estimar el coeficiente de transferencia de calor para el agua yogurt. el fluido es bombeado hacia un intercambiador de doble tubo para disminuir su temperatura hasta los 4ºC .PRACTICA No 10 INTERCAMBIADOR DE CALOR A DOBLE TUBO OBJETIVO GENERAL Estudiar el funcionamiento de un intercambiador de calor de doble tubo. OBJETIVO ESPECÍFICO Determinar el efecto que tiene sobre el desempeño de un intercambiador de calor el caudal de fluido de proceso. sin embargo el intercambiador de doble tubo también puede cumplir con esta función. En la presente práctica se analizara el funcionamiento de este tipo de intercambiador en la etapa mencionada dentro de la producción de yogurt. PROCEDIMIENTO El usuario debe variar el caudal de yogurt y hacer lectura del flujo de agua requerido y su temperatura de salida para generar la información necesaria para estimar el coeficiente convectivo de transferencia de calor del yogurt y el efecto que el caudal tiene sobre él. Bomba de yogurt VARIABLES DE ENTRADA Caudal del yogurt que ingresa al intercambiador. Temperatura de salida del agua de enfriamiento. LISTA DE EQUIPOS Intercambiador de calor de doble tuvo. Tabla de Variables . VARIABLES DE SALIDA Caudal de agua requerido. PARÁMETROS DE OPERACIÓN Y EQUIPOS . en cambio en paralelo entran por el mismo extremo y fluyen en el mismo sentido. siendo ésta más grande que el área interior.html . Los intercambiadores de calor de tubos concéntricos o doble tubo pueden ser lisos o aleteados. A contracorriente los dos fluidos entran por los extremos opuestos y fluyen en sentidos opuestos. Se utilizan tubos aleteados cuando el coeficiente de transferencia de calor de uno de los fluidos es mucho menor que el otro. El tubo con aletas transversales representado a continuación. se utiliza cuando la dirección del fluido es perpendicular al tubo.edu/~intercanviadorsdecalor/castella/tubs_concentrics.upc.1 1 Fuente: http://epsem. Como resultado el área exterior se amplia. Uno de los fluidos fluye por el interior del tubo de menor diámetro y el otro fluido fluye por el espacio anular entre los dos tubos.DESARROLLO DE PRÁCTICA FUNDAMENTO TEÓRICO Tubos concéntricos o doble tubo Los intercambiadores de calor de tubos concéntricos o doble tubo son los más sencillos que existen. A continuación se pueden ver dos imágenes con las dos posibles configuraciones de los fluidos dentro de los tubos. Estan constituidos por dos tubos concéntricos de diámetros diferentes. Hay dos posibles configuraciones en cuanto a la dirección de los fluidos: a contracorriente y en paralelo. CÁLCULOS .INICIO DE SECUENCIA Este es el inicio de secuencia para dar el arranque a la simulación. 12 282.82 284.49 288.51 2700 1545.62 281.4 286.TABLA DE CÁLCULOS Practica: Intercambiador de calor de doble tubo Usuario: Moná García Nancy Catalina Fecha: Martes 05/Mayo/2015 .21:42:58 Entrada Salida Caudal de yogurth (kg/h) Flujo de agua (kh/h) Temperatura de salida del agua (°K) 1500 578.37 290.26 2100 979.33 2400 1236.78 3000 1918.14 GRÁFICAS FLUJO DE AGUA ENFRIAMIENTO (kg/ h) 2250 2000 1750 1500 1250 1000 750 500 250 0 Caudal Entrada vs Flujo Enfriamiento Flujo Agua 1500 1800 2800 2000 3000 CAUDAL DE ENTRADA DE YOGURT (kg/h) 2500 .35 1800 762. TEMPERATURA DE SALIDA DE AGUA (°k ) 292 290 288 286 284 282 280 278 276 Caudal Entrada vs Temperatura Salida de Agua de Enfriamient o 1500 1800 2000 2500 2800 CAUDAL DE ENTRADA DE YOGURT (kg/h) FÓRMULA q = W1 · Cp1 · (T1i -T10) q = W2 · Cp2 · (T20 .T2i) Si alguno de los fluidos tiene un cambio de fase: q = W· ∆Hcambio de fase Donde (con unidades del Sistema Internacional (SI)): q = calor que se transmite de un fluido a otro (J/s) W1 = caudal másico del fluido caliente (1) (Kg/s) W2 = caudal másico del fluido frío (2) (Kg/s) Cp2 = capacidad calorífica del fluido frío (2) (J/Kg·K) Temperatura salida 3000 . Cp1= capacidad calorífica del fluido caliente (1) (J/Kg·K) Cp2 = capacidad calorífica del fluido frío (2) (J/Kg·K) . T1i= temperatura inicial del fluido caliente (1) (K) T10 = temperatura final del fluido caliente (1) (K) T 2i = temperatura inicial del fluido frío (2) (K) T20 = temperatura final del fluido frío (2) (K) ∆Hcambio fase= entalpia del fluido con cambio de fase (J/Kg) Balance de Energía Q = m*Cp*(T1 – T2) (1) Calculo de temperatura media logarítmica LMTD = (〖∆t〗_2-〖∆t〗_1)/Ln(〖∆t〗_2⁄〖∆t〗_1 ) Donde: 〖∆t〗_1= T2 – t1 〖∆t〗_2= T1 – t2 Calculo área de flujo en el anulo (2) . hio = hi * DI/DE [8] Calculo de coeficiente total de calor limpio.Aa = π(D22 – D12)/4 (3) Calculo diámetro equivalente en anulo Dc = (D22 – D12) (4) Donde: D1: Diámetro externo tubo interno D2: Diámetro interno tubo externo Cálculo velocidad de flujo másico Ga = W/aa (5) Cálculo número de Reynolds Re = (D_c*G_a)/µ (6) Coeficiente de película para los fluidos ignorando el factor de corrección por viscosidad. [9] . Uc = (h_io h_o)/(h_io+h_o ) Calculo de coeficiente total de diseño. (h_i*D)/k=0.027*R_e^0.8*P_r^(1⁄3) (7) Corrección de coeficiente de película. 42 ) (12) Calculo de pérdidas de presión por fricción ∆Fa = (4*f*G_a^2*L)/(2*g*ρ^2*D_e^r ) [13] Calculo diámetro equivalente para la caída de presión.264/(R_e^0.1/U_D =1/U_c +R_D [10] Calculo superficie requerida para la transferencia de calor. A = Q/(U_D*MLTD) [11] CALCULO CAIDA DE PRESION Calculo factor de fricción. ∆f_l=n(v^2/(2*g)) [15] Calculo perdida de presión total para el anulo. f = 0. D_e^r=D_2-D_1 [14] Calcula de pérdidas de presión por entrada y salida para el anulo. ∆Pa = (∆Fa + ∆Fl) * ρ [16] .0035 + 0. ANÁLISIS Según datos arrojados a medida que se aumenta el caudal de yogurt que ingresa al intercambiador. ya que se muestra una línea recta con inclinación negativa. el flujo de agua de enfriamiento requerida para el proceso aumenta y la temperatura de salida de la misma disminuye. Otro análisis frente a la temperatura de salida del agua a medida que se aumenta el caudal de yogurt la temperatura disminuye. Este flujo de agua se hace con el fin de bajar la temperatura del reactor y así mismo del fluido circulante por los tubos internos. el cual en este caso sería el yogurt después de su respectiva pasteurización. Los porcentajes no sobrepasan el 50% del caudal usado. así que tendremos un alto flujo de agua a baja temperatura con el aumento del caudal de yogurt. la disminución de temperatura nos demuestra un mejor rendimiento de enfriamiento del yogurt.1% por cada 100 kg/h aumentados y luego se acrecienta. aumenta el flujo de agua por los tubos concéntricos externos. solo hasta los 2500 kg/h usados.72 a 0. Muestra un aumento semi parabólico en el flujo del agua. . también podemos decir que va aumentando un 1. ya que a medida que se aumenta el caudal.54 °K. Esto significa que el caudal de entrada es directamente proporcional con el flujo de agua para enfriamiento en inversamente proporcional con la temperatura de salida del agua. Y con respecto a los datos puestos de 1500 a 3000 kg/h los datos de temperatura disminuyeron de 0. y estos resultados de disminución lo observamos claramente en la grafica caudal de yogurt vs T° de salida del agua. atómico o molecular.Para el fenómeno de transferencia de calor asociado con el yogurt generalmente se utiliza un intercambiador de placas. sin embargo el intercambiador de doble tubo también puede cumplir con esta función. entendiendo como nivel macroscópico movimiento de volúmenes relativamente grandes del fluido. La transferencia de calor por convección depende de las propiedades del fluido. en la etapa de pasterización. . Como resumen de la práctica en el proceso de producción de yogurt. de la superficie en contacto con el fluido y del tipo de flujo. pero no a nivel macroscópico. el fluido es bombeado hacia un intercambiador de doble tubo para disminuir su temperatura hasta los 4ºC . mostrando un equilibrio térmico por contacto directo.CONCLUSIONES En si se puede decir que en esta práctica se presenta la transferencia de calor por conducción. donde la temperatura fría del agua permite bajar la temperatura caliente del yogurt. la velocidad de transferencia de calor por convección siempre es proporcional a la diferencia de temperatura entre la superficie y el fluido. Y frente a la convección que nos presenta la práctica existe movimiento del fluido a nivel macroscópico mientras que en la conducción existe movimiento a nivel microscópico. En cualquier caso. co/contenidos/211611/Fundamento_Teorico_de_las_practicas. Guía Componente Práctico transferencia de Calor. Fonseca V. C. Recuperado. Recuperado Mayo 2015.co/contenidos/301219/guia_laboratorios_calor.unad..edu.edu. Fuente: http://datateca. Universidad Politécnica de Cataluña. Fuente: http://datateca.co/contenidos/211611/Manual_de_Usuario_Final_Virtual_Plant_1_.pdf. http://plantasvirtuales. Manual de Usuario para el software VirtualPlant 2. Recuperado Mayo 2015. Tipos de intercambiadores de calor. Tubos concéntricos o doble tubo.co/.pdf. Recuperado. UNAD.unad.BIBLIOGRAFÍA – CIBERGRAFÍA Pastrana. Intercambiadores de calor. .edu/~intercanviadorsdecalor/castella/tubs_concentrics.edu. Mayo 2015. UNAD Laboratorio virtual.edu. Fuente: http://epsem.unad.pdf. Bogotá 2010. Fundamento teórico de las prácticas.unad. Fuente: http://datateca.html. Mayo 2015.upc.