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

Cálculo del gasto masa de vapor

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

Cálculo del calor cedido (Qv)

en donde
se obtiene de tablas de vapor a presión absoluta

Cálculo de la eficiencia térmica del equipo

Cálculo del área de transferencia de calor

Cálculo del coeficiente global de transferencia de calor

Cálculo de la media logarítmica de temperatura

En donde

Cálculo de la velocidad del agua

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= 32.5 °C por lo tanto.

Película interior

Película exterior

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

Este cálculo es un aproximado de la temperatura de pared

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

Cálculo del coeficiente global de transferencia de calor teórico

Cálculo de la desviación porcentual %D

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

Cálculo del gasto masa de vapor

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

Cálculo del calor cedido (Qv)

En donde
se obtiene de tablas de vapor a presión absoluta

Cálculo de la eficiencia térmica del equipo

Cálculo del área de transferencia de calor

Cálculo del coeficiente global de transferencia de calor experimental:

Cálculo de la media logarítmica de temperatura

Donde:

Cálculo de la velocidad del agua

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

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

Cálculo de la desviación porcentual %D

Tabla de resultados