Lab 03 -intercambiador Cambio Fase 3d6l6g

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA SECCIÓN INGENIERÍA MECÁNICA

LABORATORIO DE ENERGÍA Página 1 de 6 MEC286 TRANSFERENCIA DE CALOR Intercambiador de calor – Cambio de fase

I I . IN TE R CA MB IA DO R DE CA LO R – CA MB IO DE F A S E 1. OBJETIVOS Realizar el diseño de un intercambiador de calor de tipo carcasa – tubos para un proceso de condensación. 2. EQUIPO A EMPLEAR La planta térmica consta de una caldera de vapor, un sobrecalentador, una válvula de control de flujo, un regulador de Watt, una turbina de vapor, un condensador, una bomba de vacío, un generador eléctrico y un banco de resistencias eléctricas.

(a) Caldera Marca Bryan, modelo LCM – 150, horizontal, acuotubular, automática, con capacidad de producción de 1237 lb/h de vapor a 212 F y presión de trabajo de 150 psi. (b) Sobrecalentador Automático con quemador a petróleo, Melesco, con capacidad de 1000 lb/h de vapor a 150 psi y temperatura máxima de 400 °C. (c) Turbina Marca Greenwood & Batley, de 10 kW de potencia y velocidad de 3000 rpm. (d) Generador De corriente continua, voltaje de 220 V y amperaje máximo de 50 A. (e) Condensador Marca Greenwood & Batley, de superficie, tipo carcasa y tubos, de 3 pasos. (f) Banco de resistencias (g) Instrumentación * Termocuplas y termómetros instalados a lo largo de la planta * Manómetros tipo Bourdon conectados a los equipos de la planta. * Dos contómetros en la línea de combustible del quemador, para el ingreso y el retorno. * Un dinamómetro en el generador, con brazo de palanca: 300 mm. * Un tacómetro en el eje del generador eléctrico. * Un amperímetro en la banco de resistencias. * Un voltímetro en la banco de resistencias. * Un rotámetro en la línea del caudal de agua de enfriamiento del condensador. * Un tanque piezométrico a la salida de la bomba de vacío, para medir el caudal de condensado, con la equivalencia 1 cm 1,14 litros. 3. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO La operación de la planta térmica estará a cargo de los Jefes de Práctica y el personal a cargo del Laboratorio de Energía.

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4. PRUEBAS A REALIZAR Manteniendo constante la velocidad del generador eléctrico (3000 rpm), encender las resistencias eléctricas para la siguiente condición: 12.5% de su capacidad. Esperar que la planta se estabilice y, con la caldera a la presión máxima de 10 bar (150 psi), tomar lecturas de: Presiones y temperaturas en los puntos: 7 y 8 (ver figura 1) Temperatura: 9 y 10 (ver figura 1). Tensión y corriente eléctricas Tiempo para una diferencia de altura en el tanque piezométrico igual a 10 cm. Caudal de agua de enfriamiento en el rotámetro. Temperaturas para los pasos intermedios en el condensador Repetir el procedimiento para las cargas de 25% y 75%. 5. CÁLCULOS Diseñar el intercambiador de calor óptimo para la planta térmica a vapor del Laboratorio. 6. MATERIAL A PRESENTAR Memoria de cálculo del diseño del intercambiador de calor. Hoja de cálculo de verificación del funcionamiento del intercambiador de calor. Sugerencia: utilizar Microsoft Excel, Matcad, Matlab u otro programa computacional de cálculo. La presentación de este archivo será en un CD.

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LABORATORIO DE ENERGÍA Página 3 de 3 MEC286 TRANSFERENCIA DE CALOR Intercambiador de calor – Cambio de fase LA PLANTA TÉRMICA A VAPOR DEL LABORATORIO:

Caldera

Sobrecalentador

3 Regulador de velocidad

2 4

1´

Válvula Bomba Generador

5 1

Turbina Bomba de vacío

8´

Condensador

8

7 9

h

6

10

Tanque Medidor

Figura 1. Esquema de la Planta Térmica a Vapor del Laboratorio