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• Rubén Alfonso Pérez Jeldres

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• Convección
• Calor
• Intercambiador de calor
• Transferencia de calor
• Materiales transparentes

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t'*fiu^ lhhsifad

de Concepción

hHde

lrqeniería

(a-.{^.

4'-.*1t-

OeüCgnento de lngeniería Química

Tt,to'*U einforme de Laboratorio de Procesos Químicos I Coeficiente de transferencia de calor por convección forzada en cañerías

lntegrantes: Natalia Aguayo

Karen Alvarez Sharim Hamer Karen Reyes Profesora:

Marlene Roeckel

Ayudante:

Eric Roa

Grupo:

D

Fecha:

28lJunisl2O07

r F

Nomenclatura

h

[',

tl

f

área en la región ;

l*')

calor específico

fkJ/kg'K]

diámetro de cañería

lml

diámetro en la región i

l*l

coeficiente de fricción

adimensional

coeficiente de transferencia

lW I m'z

convectivo de

.xl

i

conductividad térmica

[Wm.K]

flujo másico.

Ikg/s]

número de Nusselt

adimensional

número de Prandtl

adimensional

a

flujo de calor

lwl

{

flujo de calor por unidad de área

fwm'z]

ReD

número de Reynolds

adimensional

T_

temperatura media del fluido

tKl

T

temperatura de la pared del ducto

tKl

I

en cada punto

j

r..

temperatura de i en

U

coeficiente global de transferencia

tKl fWm'z.K]

de calor v

velocidad del fluido

[m/s]

t

flujo volumétrico

¡m3/sl

AT

diferencia de temperatura entre la

tKl

salida y la entrada de aire AT,

diferencia de temperatura entre la

tKl

entrada del vapor y la salida del aire

LTt diferencia de temperatura entre

la

tKl

salida del vapor y la entrada del aire

AT, mt

diferencia de temperatura media

tKl

logarítmica tV t cd,h

longitud hidrodinámica de entrada

[*J

p

densidad del fluido

lkg/m3l

It

viscosidad del fluido

[kg/m.s]

Subíndices a

a¡re

ari

aire a entrada

aro

aire a la salida

e

externo

i

interno

m

media del fluido

s

superficial

v

vapor

lri

vapor a la entrada

lro

vapor a la salida

Sumario El objetivo de este laboratorio fue verificar las leyes de transferencia de

calor por convección forzada en cañerías, local. Para esto se dispuso 'd un intercambiador

vectivo

de calor de

tu

y exterior tienen un diámetro de 1,27 y 3,81 [cm],respectivamente. Por el tubo interior fluye aire a I temperatura ambiente, mientras que por el espacio anular circula vapor de agua.

Se dispuso, además, de termocuplas tipo K, de las cuales tres son desmontables, una termocupla móvil tipo T, un manómetro y un rotor. Se trabajó con caudales de 3, 6 y 8 [pie3/min] a través del tubo interior del intercambiador. Para cada caudal se registraron temperaturas del seno del

aire cada x=0,1[m] de tubo ajustándose un polinomio de temperatura

en

función de la longitud del tubo. Para el vapor en cambio, se utilizó el ajuste a los valores de las temperaturas superficiales del tubo interno, midiendo en tres

intervalos de longitud, x=O[m], x=0,5[m] y x=1 [m] .Se obtuvieron 10 datos de coeficiente convectivo para cada caudal, por medio de las temperaturas de aire y vapor.

Los coeficientes convectivos experimentales fueron comparados con los teóricos obtenidos por las diferentes correlaciones empíricas utilizadas, DittusBoelter, Sieder y Tate, Petukhov y Gnielinski.

Para un caudal de 3 [pie3/min] el coeficiente convectivo experimental se encuentra en un rango de (16,77+*30,97)[W*m2/K], con una media de 25.537[W*m2/K1, para

6 pie3/min (20,70+,-80,77)[W*m2/K], con una media de

53.490/y/*m2/K1, y para 8 pie3/min (15,73+ 2O,g2)M*m2/Kl, con una media de 69.653It//*m2/K1.

El coeficiente convectivo experimental en cada caudal se asemej

a

ilas conelaciones

de Petukhov y Gnielinski, ya que aparte de