INSTITUTO TECNOLGICO DE PARRAL

Materia:Laboratorio Integral 1Practica: Practica 15.Condensador Tubular.Profesor:Luis Miguel Rodrguez VsquezEquipo: Fernando Galvn Prieto

Fernando Mendoza Macas

Edgar Omar Rivas Castillo

Sergio Alberto Martnez Mora

Hidalgo del Parral Chih, 21 de Abril del 2013

NDICE.10

1.-CONDENSADOR TUBULAR.31.1.-Descripcin.32.-MATERIALES Y COSTOS.43.-NOTAS SOBRE LA COSTRUCCION.53.1.-Comentarios sobre el diseo.64.-EXPERIMENTO TPICO.74.1.-Objetivo General.74.2.-Equipo auxiliar.74.3.-Procedimiento.74.4.-Datos Tpicos de un Reporte.75.-CALCULO DE VELOCIDADES Y COEFICIENTES GLOBALES DE TRANSFERENCIA DE CALOR95.1.-Clculos para la corrida no.1.96.-ANEXO (TABLAS).13

1.-CONDENSADOR TUBULAR.1.1.-Descripcin.Este pequeo condensador tiene una concha echa de tubo de acero estndar y accesorios de 2.1/pulg., y una superficie de condensacin construida con un numero de tubos de cobre de 3/16 pulg. Paralelos y soldados sobre una lamina de tubo en un extremo.

Figura 1

2.-MATERIALES Y COSTOS.Este condensador puede ser construido con un costo aproximadamente $281681.00.Los materiales requeridos estn enlistados en la tabla 1TABLA 1.Lista de materiales para el condensador tubular.CANTIDADDESCRIPCIONTAMAOMATERIAL

32 pulg.

1

2

165ft

3ft

2

2pulg.

1

2Tubo estndar

Niple estndar

Tapones estndar

Unin (gasket) BridaTubo

Tubo

Coples para unir con soldaduraTubo

Placa

Empaques2.1/2pulg

pulg. Cerrada2.1/2 pulg

1/8 diam. Int.x3/16 pulg, diam.ext. pulg.

pulg. Cobre a 1/2pulg. Fuera I.P.S12 pulg, x 12 pulg x 1/8 pulg7 pulg. De diam. Ext. X 1/16 pulg. Espesor.Acero negro forjado.Acero negro forjado.Acero negro maleable.Hierro colado.Cobre suave

Cobre duro tipo M.Bronce.

Bronce.

Bronce.

Granito.

3.-NOTAS SOBRE LA COSTRUCCION.1.- La coraza est hecha de un tubo de 32 pulgadas de longitud por 2.1/2 pulg. De dimetro, dos tapas, un niple y una unin brinda cuatro orificios son perforados y grifados de pulga. I.P.S. para suministrar las entradas y salidas necesarias: dos de los orificios estn en el tubo y dos estn en una de las tapas.2.- el haz de tubos consiste en 26 tramos de 1/8 pulg. De dimetro interior por3/16 pulg. De dimetro exterior, de tubera de cobre, de 29 pulg. De longitud soldados en las dos hojas de tubo; se suministran con un cabezal flotante y un paso de retorno. El cabezal flotante y un paso de retorno. El cabezal flotante esta hecho de tubo de bronce de 1/8pulg. El paso de retorno es una es una longitud de pulg. Tipo m de tuno de cobre duro.3.- Dos coples de bronce soldados (1/2 pulg. Cobre a pulg. Externa I.P.S.) Son usados para fijar los tubos de cobre de 1/2pulg. A la tapa de hierro. Es necesario barrenar uno de los coples para permitir el paso de retorno extendido completamente a travs de l.4.- Es importante cubrir y pulir todas las superficies que deben de soldarse antes que las diferentes partes se ensamblen. Al establecer el paquete de tubos, es deseable poner todos los tubos en ambas mamparas, antes de soldarlos, las mamparas pueden calentarse con un soplete y aplicando ms soldadura. El cabezal flotante puede ser solado despus de que los tubos estn en su lugar.5.- Antes de que el condensador se arme, el paquete de tubos debe ser probado para checar fugas llenando con agua.6.- Despus que el condensador se arm y que las bridas se fijaron se solda el tubo de retorno al cople de unin.7.- El condensador es montado en un ligero ngulo de cerca de 10 grados respecto a la horizontal para permitir un drenaje adecuado.

3.1.-Comentarios sobre el diseo.Un condensador de este tamao tiene un gran nmero de ventajas: 1. Es fcil de construir.2. Es de bajo costo3. El paquete de tubos puede ser fcilmente removido para su limpieza4. La unidad tiene una alta capacidad en proporcin a su tamao por esto es diseado para altas velocidades del agua a travs de los tubos y por lo tanto los coeficientes de transferencia de calos son ms altos que lo usual.

4.-EXPERIMENTO TPICO.4.1.-Objetivo General.1. Estudiar la capacidad del condensador como una funcin de la cantidad de agua de enfriamiento usada.2. Determinar los coeficientes globales de transferencia de calor.4.2.-Equipo auxiliar. Adems del condensador el siguiente equipo es necesario para llevar a cabo este experimento (ya incluido el en presupuesto).1. Termmetros de -20a 200o C, se requiere de dos.2. Una bscula, con capacidad de 25kg.3. Una trampa de vapor de 1/2 pulg. Por 250 lbs./ de capacidad.4. Un recipiente de pesado con capacidad de 20 lts5. Un mediador de agua pulg.6. Un cronmetro4.3.-Procedimiento.1. Hacer pasar agua a travs del condensador y ajustar la velocidad de flujo al valor deseado2. Introducir vapor con una calidad conocida a la presin deseada.3. Leer los termmetros ocasionalmente hasta que el sistema ha alcanzado el equilibrio.4. Colecte y psela el condensado a intervalos de varios minutos y lea los termmetros ocasionalmente durante este periodo.5. Repetir el experimento a varias velocidades de flujo de agua y a varias presiones de vapor.6. Calcule el coeficiente global de transferencia de calor para cada una de las condiciones4.4.-Datos Tpicos de un Reporte. Los datos experimentales de las velocidades de flujo y temperatura para 3 corridas estn dados en las tabla 2. Los resultados del clculo de las prdidas por radiacin, los coeficientes de transferencia de calor, y velocidades a travs de los tubos se dan en la tabla 3 y 4. El efecto de la velocidad del agua a travs de los tubos sobre el coeficiente global de transferencia de calor.TABLA 2.Datos experimentales del condensador a prueba.CORRIDA No.VELOIDAD DEL AGUA gal./hrTEMP. DEL AGUA

VAPOR CONDENSANTE a 212F lbs. /hr

Entradasalida

12331.2147.0202.045454517415616340.9147.0216.0

TABLA 3.Clculo de la prdida por radiacin en el condensado.

Corrida NO.Vel. Del flujo de agua gal/hrEvaluacin del tempo. De FCalor absorbido por el agua B.T.U /hrCalor cedido por el vapor condensante BTU/hrPerdidas de calor por reaccin BTU/hr%

2601227168512911111833.670136.300198.80039,700142,500209,5006,1306,20010,700

5.-CALCULO DE VELOCIDADES Y COEFICIENTES GLOBALES DE TRANSFERENCIA DE CALOR

Corrida No.Vel. A travs de los tubos ft/segCalor transferido BTU/ hrrea ft2Diferencia de temp media- logartmica. tm FCoeficiente global de transferencia de calor U.BTU/ (hr x ft2 x F

1230.5232.4603.38033.570136.300198,8003,0383,0383,03887.2101.896.1127441679

Efecto de la velocidad del agua sobre el coeficiente global de transferencia de calor 5.1.-Clculos para la corrida no.1.1. Velocidad de flujo de agua, lb/Hr=(galones/hr) x (231/1728) x densidad de lb/ft3=31.2 x (231/1728) x 62.4 = 260lb/hr

2. Evaluacin de la temperatura del agua oF.=(temperatura de salida del agua) ( temperatura de entrada del agua)= 174 45 = 129oF

3. Calor absorbido por el agua, B.T.U/hr =qq=(lb. De agua/hr) x (temperatura de elevacin del agua) x (capacidad calorfica del agua)q= 260 x 129 x 1.0 = 33.570 B.T.U/hr

4. Calor latente del vapor a 212 P, B.T.U/hr= 970.2 B.T.U/lb (de tabla de vapor)

5. Calor decido por el vapor condensante B.T.U/hr=(lbs. de vapor condensante) x (calor latente del agua a 212 P)=40.9 x 970.2 = 39,700 B.T.U /hr

6. Prdidas de calor por radiacin: B.T.U /hr= (Calor cedido por el vapor condensante) (calor absorbido por el agua)= 39,700 33,570 = 6,130 B.T.U / hr

7. Prdidas de calor por radiacin, en por ciento=(6,130/30,600) x 100 = 15.45 %

8. Diferencia de la temperatura media logartmica oF = tmtm=

9. rea de la superficie de condensacin ft2 = AA= a la sema de las reas de los tubos, del paso de retorno cabezal flotante y las mamparas.a) 26 tubos de cobre; de 0.125 pulg de dimetro interno y 0.187 pulg de dimetro externo de largo efectivodm=

Area = 2

b) Paso de retorno: 0.569 pulg. De dimetro interno, 0.625 pulg. De dimetro externo, y 1.312 pulg. De largo dav = (0.625 +0.569) = 0.597 pul

rea = 2

c) Cabezal flotante: 2.067 pulg. De dimetro interno, 2.375 pul de dimetro 1.312 pulg de largoDav= rea incluyendo extremo: =0.0636+ 0.0307 = 0.0943 ft2d) mampara del cabezal flotante== 0.0308 0.00495- 0.00123 = 0.261 ft2.

e) Mampara del cabezal fijo:= = 0.0332 0.00495 0.00213 = 0.0237ft2

Por lo tanto, el rea total de la superficie de condensacin es ;a) Tubos................................................. = 2.52 ft2b) Paso de retorno.................................. = 0.374 c) Cabezal flotante.................................. = 0.0943 d) Mamparas;1) Del cabezal flotante....................... = 0.0237 2) Del cabezal fijo.............................. =

10. Velocidad a travs de los tubos / seg=

= = (galones /hr) x (1.68 x 10-2) = 31.2 x 1.68 x 10-2) = 0.523 ft/seg

11. Coeficiente global de transferencia de calor B.T.U /hr x ft2 x F= U == u = = = 127

6.-ANEXO (TABLAS).TABLA 4Lista de materiales para el condensador tubular.CantidadDescripcinTamaoMaterial

32 pulg.Tubo estndar2 pulg.Acero negro forjado

1Niple estndar2 pulg. cerradaAcero negro forjado

2Tapones estndar2 pulg.Acero negro maleable

1Unin (gasket) brida2 pulg.Hierro colado

65 ft.Tubo pulg. diam. Int. X pulg. diam. Ext.Cobre suave

3 ft.Tubo pulg.Cobre duro tipo M

2Coples para unir con soldadura pulg. cobre a pulg. fuera I.P.S.Bronce

2 pulg.Tubo2 pulg.Bronce

1Placa12 pulg. x 12 pulg. x pulg.Bronce

2empaques7 pulg. de diam. Ext. X pulg. espesor.cranite

TABLA 5Datos experimentales del condensador a pruebaCorrida No.Velocidad del agua, Temperatura del aguaVapor condensante a 212 F,

EntradaSalida

131.24517440.9

2147.045156147.0

3202.045163216.0

TABLA 6Calculo de la perdida por radiacin en el condensado.Corrida No.Velocidad del flujo de agua, Elevacin de la temperatura del FCalor absorbido por el agua, Calor cedido por el vapor condensante, Perdidas de calor por radiacin, %

126012933,57039,7006,13015.4

21227111136,300142,5006,2004.3

31685118198,800209,80010,7005

TABLA 7Calculo de velocidades y coeficientes globales de transferencia de calor.Corrida No.Velocidad a travs de los tubos, Calor transferido, rea, Diferencia de temperatura media-logartmica, tm FCoeficiente global de transferencia de calor, u.

10.52333,5703,03887.2127

22.460136,3003,038101.8441

33.380198,8003,03896.1679