Fundamentos de intercambiadores de calor

Marco Teórico:

Fundamentos de intercambiadores de calor:

Los intercambiadores de calor con frecuencia son sistemas en el cual el calor se traspasa de un fluido mas caliente recorriendo hacia otro mas frio. Estos pueden ser gaseosos, líquidos.

Tipos de intercambiadores de calor: Existen 3 tipos recuperador, regenerador y de contacto directo

• Recuperadores:

Este tipo de intercambiador divide al fluido Caliente del frio mediante una pared. Asimismo, el calor se transmite mediante la convección hacia y desde la pared y a través de la pared.

• Regeneradores:

Se emplean alternadamente el mismo espacio en el núcleo del intercambiador los fluidos calientes y frio. Además, el núcleo se utiliza como un mecanismo de almacenamiento de calor que habitualmente se calienta por el fluido de mayor temperatura, para luego entregar el calor al fluido de menor temperatura.

• Intercambiador de calor de contacto directo:

Estos fluidos están en relación de manera directa. Por ejemplo, este tipo de intercambiador se observa en torres de enfriamiento.

Finalmente, el tipo de intercambiador mas utilizado son los recuperadores. La estructura del intercambiador en su mayoría es tubular, estos pueden ser las de doble tubo y los de coraza y tubos.

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El intercambiador de calor de coraza y tubo, traslada un fluido dentro de los tubos y otro fluido por la coraza. El fluido debe circular sobre los tubos en vez de a lo largo de los tubos, ya que se puede obtener un coeficiente de transferencia de calor mayor en n flujo transversal que en un flujo paralelo con relación a los tubos. Para obtener un flujo transversal requerido se emplean deflectores en la coraza.

En el diseño de intercambiadores de calor es primordial detallar si los fluidos están sin mezclar o mezclados y cual de los fluidos este mezclado. Además, es importante equilibrar la caída de temperatura extrayendo coeficientes de transferencia de calor mas o menos iguales en el exterior e interior de los tubos.

Tasa transferencia de calor (q):

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  U: coeficiente o factor U

   A: área exterior del tubo

∆Tmedia: variación de temperatura media

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F: Es un factor F el cual se obtiene mediante tabla

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LMTD (Log Mean Temperature Difference) se utiliza porque las temperaturas de los
fluidos en un intercambiador de calor en general no son constantes, sino que varían de
un punto a otro conforme el calor circula del fluido más caliente al más frío.

Número de Reynolds:

El tipo de régimen de flujo se relaciona con las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas en el fluido. Esto es el número de Reynolds y es adimensional.

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