TALLER: Intercambiador de calor,Simulación en matlab

Elabore un programa de simulación para un intercambiador de doble tubo co-corriente.continuación se indican las partes-pasos del programa a elaborar.

Paso 1: definición de condiciones de operaciónCondiciones de operación

Fb 0.018= Fa 0.09= Tbe 90=

Di 0.10:= Do 0.105:= Tae 30=

De 0.15:= L 9:= k 43:=

Paso 2: Calcular el LMTD y otras características térmicas y geométricasAo π Do⋅ L⋅=

Ai πDi

2

4⋅=

Aeπ4

De2 Do

2−⎛⎝

⎞⎠=

ΔTlmTbs Tas−( ) Tbe Tae−( )−

ln Tbs Tas−( ) Ln Tbe Tae−( )−=

TpTbe4

Tbs4

+Tae4

+Tas4

+=

Paso 3: Calcular la densidad usando Tp (a traves de funciones)

a 1.17 10 5−×:= b 5.39− 10 3−×:= c 2.58 10 3−×:= d 1002.36:=

ρ T( ) a T3⋅ b T2⋅+ c T⋅+ d+=

Paso 4: calcular la viscosidad absoluta usando Tp (a traves de funciones)

a 2.11 10 11−×:= b 6.91− 10 9−×:= c 8.64 10 7−×:=

d 5.35− 10 5−×:= e 1.79 10 3−×:=

μ T( ) a T4⋅ b T3⋅+ c T2⋅+ d T⋅+ e+:=

Paso 5: calcular la conductividad térmica usando Tp (a través de funciones)

a 3.47 10 8−⋅:= b 1.54− 10 5−⋅:= c 2.45 10 3−⋅:= d 0.553:=

k T( ) a T3⋅ b T2⋅+ c T⋅+ d+=

Paso 6: calcular el Cp usanto Tp (a través de funciones)

a 2.34 10 6−⋅:= b 6.31− 10 4−⋅:= c 6.83 10 2−⋅:=

d 2.88:= e 4217.6:=

Cp T( ) a T4⋅ b T3⋅+ c T2⋅+ d T⋅+ e+=

Paso 7: Calcular el Re y el Pr interno

Reiρb Fb⋅ Di⋅

Ai μb⋅= Pri

Cpb μb⋅

kb=

Paso 8: calcular hi

n13

0.5 e0.6− Pri⋅

⋅+=m 0.880.24

4 Pri+−=

Nui 5 0.015 Reim⋅ Pri

n⋅+=

hiNuiDi

kb⋅=

Paso 9: calcular el Re y el Pr externo

ProCpa μa⋅

ka=Reo

ρa Fa⋅ De Do−( )⋅

Ae μ⋅=

Paso 10: calcular el ho

m 0.880.24

4 Pro+−= n

13

0.5 e0.6− Pro⋅

⋅+=

Observación: las propiedades como densidad,viscosidad, Cp y demás son numéricamente iguales eel calculo de hi y ho, por lo tanto solo es necesariocalcularlas una sola vez (puesto que las propiedades scalculan en la temperatura de la pared y la sustancia ela misma de ambos lados de la pared)

Nuo 5 0.015 Reom⋅ Pro

n⋅+=

hoNuoDo

ka⋅=

paso 11: calcular Uo

Uo1

DoDi hi⋅

Do2 ktub⋅

LnDoDi

⎛⎜⎝

⎞⎟⎠

⋅+1ho

+

=

Paso 12: calcular las derivadas

tTbs

dd

2 Fb⋅ Tbe⋅

Ai L⋅

2 Fb⋅ Tbs⋅

Ai L⋅−

2 Uo⋅ Ao⋅

Ai L⋅ ρb⋅ Cpb⋅ΔTlm⋅−=

tTas

dd

2 Fa⋅ Tae⋅

Ae L⋅

2 Fa⋅ Tas⋅

Ae L⋅−

2 Uo⋅ Ao⋅

Ae L⋅ ρa⋅ Cpa⋅ΔTlm⋅+=

Paso 13: resolver las ecuaciones diferenciales usando un método numérico.

Información adicional

Tbsss 80.9=

Tbess 31.655=

Realice una simulación en matlab y muestre las gráficaspara

Incremento del flujo de refrigerante (Fa) al doble de su valor•de diseñodisminución del flujo de refrigerante (Fa) a la mitad de su•valor de diseñoIncremento del flujo caliente (Fb) al doble de su valor de•diseñoDisminución del flujo caliente (Fb) a la mitad de su valor de•diseñoLongitud del intercambiador 1m•Longitud del intercambiador 5m•

Muestre todas las gráficas para cada caso, Reportando susresultados en WORD.