Condensador horizontal

Física. Termodinámica. Transferencia de calor. Secuencia de cálculos. Propiedades. Fórmulas. Condensador vertical. Herramientas y operaciones

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  • Idioma: castellano
  • País: México México
  • 16 páginas
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL.

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRAS EXTRACTIVAS.

LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR.

PRACTICA No.2

CONDENSADOR HORIZONTAL

  • OBJETIVOS

  • Determinar la eficiencia térmica del equipo.

  • Determinar el comportamiento del equipo tomando en cuenta el tipo de condensación.

  • Analizar el comportamiento del condensador horizontal de acuerdo a las diferentes condiciones de operación.

  • Analizar la eficiencia térmica del condensador horizontal con respecto al condensador vertical.

  • Aprender a operar el equipo de condensador horizontal.

  • Determinar el coeficiente global de transferencia de calor experimental y teórico, para conocer el comportamiento del equipo.

  • Equipo utilizado.

  • El condensador vertical instalado en el laboratorio de operaciones unitarias consta de:

    • Un condensador horizontal de cabezal flotante con 5 tubos BWG 18 Admiralty de 5/8 de diámetro y de una longitud de 1.5m

    • Un rotámetro con tubo de vidrio con capacidad de 18.5 lt/min

    • Una bomba centrifuga,

    • 4 indicadores de temperatura,

    • 5 termopares

    • 1 indicador de temperatura digital

    • 1 selector de temperatura

    • 2 tanques atmosféricos de 57 cm de diámetro con indicador de nivel de vidrio para el manejo de agua

    • 1 tanque atmosférico de 38.5 cm de diámetro con indicador de nivel de vidrio para el manejo del condensado frio,

    • un enfriador de serpentín de acero inoxidable tipo 304 para subenfriar el condensado,

    • 2 manómetros de tipo Bourdon,

    • Una válvula reductora de presión,

    • Una trampa de vapor tipo cubeta invertida,

    • Un filtro,

    • Una válvula de seguridad

    Operación general del equipo

  • Verificar que el sistema este cerrado

  • Abrir las válvulas de alimentación de agua fría al tanque y al enfriador

  • Abrir la válvula de alimentación al enfriador

  • Abrir las válvulas desde la alimentación del agua de tanque a la bomba, la de recirculación y la válvula de descarga a la línea de recuperación

  • Poner a funcionar la bomba

  • Abrir la válvula de alimentación del rotámetro y fijar el gasto de operación

  • Abrir la válvula de descarga del tanque de agua caliente a línea de recuperación

  • Abrir todas las válvulas de la línea de vapor

  • Purgar y cerrar válvula de purga, fijar condiciones de operación del equipo (0.5 a 1.5 kg/cm2), observando la presión en el manómetro

  • Se opera el equipo hasta obtener régimen permanente, registrando las temperaturas de los indicadores hasta que permanezcan constantes

  • Tomar los datos experimentales de presión, temperaturas, gastos de agua y vapor en determinado tiempo

  • Cambiar las condiciones de operación (se puede cambiar la presión o gasto de agua o ambos) se opera el equipo y se busca establecer el régimen permanente

  • Se obtienen los nuevos datos experimentales

  • Para finalizar la operación se cierra la válvula de alimentación del vapor

  • Se deja funcionar el condensador de calor hasta que este se enfríe (aprox. 3-5 min.)

  • Se apaga la bomba y se cierra la válvula del rotámetro

  • Se cierra la válvula de alimentación del agua.

  • Se deja funcionar el condensador de calor hasta que este se enfríe (aprox. 3-5 min.)

  • Se apaga la bomba y se cierra la válvula del rotámetro

  • Se cierra la válvula de alimentación del agua.

  • Tabla de datos

  • Rotámetro

    P

    ta

    tacaliente

    Tv

    Tc

    Tcfrío

    Zagua

    

    Zagua

    

    %

    Kg/cm2

    ºC

    ºC

    ºC

    ºC

    ºC

    cm

    min

    cm

    min

    58.5

    0.8

    25

    40

    105

    86

    27

    2

    3

    14

    3

    82

    0.8

    25

    44

    105

    88

    25

    1.5

    3

    18

    3

  • Secuencia de Cálculos

    • CORRIDA EN REGIMEN PERMANENTE:

    Para un gasto de rotámetro al 58.5%

    Cálculo del gasto volumétrico del agua

    Cálculo del gasto masa de agua

    Cálculo del gasto volumétrico del vapor

    'Condensador horizontal'

    Cálculo del gasto masa de vapor

    'Condensador horizontal'

    Cálculo del calor ganado (Qa)


    Tabla de propiedades a temperatura media @=32.5 °C

    µ (Kg/mh)

    2.739

     (Kcal/hm°C)

    0.534

     (Kg/m3)

    994.8

    Cp (Kcal/Kg°C)

    0.998

    @p=1.59 (Kcal/kg)

    644.06

    'Condensador horizontal'

    Cálculo del calor cedido (Qv)

    'Condensador horizontal'

    en donde 'Condensador horizontal'
    se obtiene de tablas de vapor a presión absoluta

    'Condensador horizontal'

    Cálculo de la eficiencia térmica del equipo

    'Condensador horizontal'

    Cálculo del área de transferencia de calor

    'Condensador horizontal'

    Cálculo del coeficiente global de transferencia de calor

    'Condensador horizontal'

    Cálculo de la media logarítmica de temperatura

    'Condensador horizontal'

    En donde

    'Condensador horizontal'

    'Condensador horizontal'

    'Condensador horizontal'

    Cálculo de la velocidad del agua

    'Condensador horizontal'

    Cálculo de los coeficientes de película interior y exterior

    Película Interior

    Nota: Para este cálculo las propiedades físicas se toman a temperatura media (tm) del agua

    'Condensador horizontal'

    Tm= 32.5 °C por lo tanto.

    Película interior

    'Condensador horizontal'

    'Condensador horizontal'
    Película exterior

    Nota: Para este cálculo las propiedades físicas se toman a temperatura de película (Tf) del vapor

    'Condensador horizontal'

    Este cálculo es un aproximado de la temperatura de pared

    'Condensador horizontal'

    Las propiedades son a temperatura de película (tf) del condensado

    Tabla de propiedades a temperatura media @=74.25 °C

    µ (Kg/mh)

    1.378

     (Kcal/hm°C)

    0.5733

     (Kg/m3)

    997.45

    Cp (Kcal/Kg°C)

    1.0019

     (Kcal/kg)

    644.06

    'Condensador horizontal'

    Cálculo del coeficiente global de transferencia de calor teórico

    'Condensador horizontal'

    Cálculo de la desviación porcentual %D

    'Condensador horizontal'

  • 2da Corrida en régimen permanente

    • CORRIDA EN REGIMEN PERMANENTE:

    Para un gasto de rotámetro al 82%

    Cálculo del gasto volumétrico del agua

    Cálculo del gasto masa de agua

    Cálculo del gasto volumétrico del vapor

    'Condensador horizontal'

    Cálculo del gasto masa de vapor

    'Condensador horizontal'

    Cálculo del calor ganado (Qa)

    Tabla de propiedades a temperatura media @=34.5 °C

    µ (Kg/mh)

    2.627

     (Kcal/hm°C)

    0.538

     (Kg/m3)

    994.1

    Cp (Kcal/Kg°C)

    0.998

    @p=1.59 (Kcal/kg)

    644.06

    'Condensador horizontal'

    Cálculo del calor cedido (Qv)

    En donde 'Condensador horizontal'
    se obtiene de tablas de vapor a presión absoluta

    Cálculo de la eficiencia térmica del equipo

    'Condensador horizontal'

    Cálculo del área de transferencia de calor

    'Condensador horizontal'

    Cálculo del coeficiente global de transferencia de calor experimental:

    'Condensador horizontal'

    Cálculo de la media logarítmica de temperatura

    'Condensador horizontal'

    Donde:

    'Condensador horizontal'

    'Condensador horizontal'

    'Condensador horizontal'

    Cálculo de la velocidad del agua

    'Condensador horizontal'

    Cálculo de los coeficientes de película interior y exterior

    Película Interior

    Nota: Para este cálculo las propiedades físicas se toman a temperatura media (tm) del agua

    Tm= 34.5 °C por lo tanto:

    Película exterior

    Para este cálculo las propiedades físicas se toman a temperatura de película (Tf) del vapor

    'Condensador horizontal'

    'Condensador horizontal'

    Las propiedades son a temperatura de película (tf) del condensado (excepto )

    Tabla de propiedades a temperatura media @=75.38 °C

    µ (Kg/mh)

    1.358

     (Kcal/hm°C)

    0.5739

     (Kg/m3)

    973.7

    Cp (Kcal/Kg°C)

    1.002

     (Kcal/kg)

    644.06

    Cálculo del coeficiente global de transferencia de calor teórico

    'Condensador horizontal'

    Cálculo de la desviación porcentual %D

    'Condensador horizontal'

  • Tabla de resultados