Trabajo Fisica.

1. Ecuación para la conducción del calor a través de una pared esférica.

Partimos de la ecuación de Fourier:

 [pic 1]

[pic 2]

      K= conductividad termina [pic 3]

                  C= calor especifico a presión constante  

                      = Densidad [pic 4]

Si el sistema es estable ; porque la temperatura es constante con el tiempo, pero existen fuentes internas de calor:[pic 5]

[pic 6]

[pic 7]

En estado estable, la distribución de temperatura en un cuerpo libre de fuente interna de calor satisface la ecuación de Laplace:

[pic 8]

Coordenadas cilíndricas y esféricas:

[pic 9]

[pic 10]

[pic 11]

Transformando  T  en coordenadas cilíndricas: [pic 12]

 T  = [pic 13][pic 14]

Coordenadas esféricas:

 T   = [pic 15][pic 16]

1. Equipos intercambiadores de calor: 
   

• DOBLE TUBO: Es el tipo más simple que se puede encontrar de tubos rectos, Básicamente consiste en dos tubos concéntricos, lisos o aletados. Normalmente el fluido frío se coloca en el espacio anular, y el fluido cálido va en el interior del tubo interno.

[pic 17]

                      El intercambiador estpa formado por varias unidades mostradas en el dibujo, cada

                      una de ellas se llama “horquilla” y se arma con tubo roscado o bridado común y

                      corriente, las uniones también pueden ser soldadas. El flujo en contracorriente pura,

                      resulta en hasta un 20% más de intercambio comparado con el arreglo en            

                      equicorrientes de modo que si se manejan corrientes pequeñas este equipo es el

                      mejor y más económico.

• HAZ DE TUBOS: El intercambiador por haz de tubos es uno de los intercambiadores más utilizados en la industria. En este intercambiador, el fluido frío pasa a través de una serie de grupos de tubos paralelos, y el fluido caliente a través de la cámara que contiene a los grupos de tubos paralelos, produciéndose así la transferencia de calor. La ventaja de este tipo de intercambiador de calor, es su diseño compacto, y la capacidad de trabajar a mayores presiones que otros diseños. Este intercambiador puede funcionar con flujos co-corriente, o contracorriente.

• PLACAS PARALELAS: Los intercambiadores de calor de placas son ideales para aplicaciones en las que los fluidos tienen una viscosidad relativamente baja y no contienen partículas. Además son una elección ideal donde existe un pequeño salto térmico entre la temperatura de salida del producto y la temperatura de entrada del servicio.

La placa de marco fija y la placa de presión móvil son placas de acero denso diseñadas para resistir altas presiones y contener las conexiones de fluidos. Las placas térmicas están dispuestas en los marcos suspendidos de la barra de Transporte superior y son mantenidas alineadas por la barra de guía inferior.

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• CHAQUETAS: En el encamisado o enchaquetado se utiliza la chaqueta generalmente de forma externa, recubriendo al birreactor. Siendo éste el medio físico donde el calor puede ser transmitido o absorbido al fluido. Se utilizan cuando se precisa de una limpieza frecuente del tanque en cuestión, así como recipientes en los cuales sea difícil colocar serpentines internos. Este proporciona un mejor coeficiente global de transmisión de calor que los serpentines externos. Contrariamente se dispone de área limitada para llevar a cabo la transmisión de calor, así como el fluido líquido no mantiene uniformes sus características en el interior de la camisa.
  
  En la siguiente figura se muestra un recipiente enchaquetado estándar. Consiste de un recipiente y su chaqueta y los medios apropiados para circular el líquido dentro de la misma y un agitador de aspas planas.
  Las dimensiones básicas para el cálculo de chaquetas son: altura de la porción húmeda del recipiente Z, diámetro del recipiente D, longitud de la paleta del agitador L y la altura desde el fondo de la paleta hasta el fondo del recipiente B.
  

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• SERPENTINES: El serpentín de tubos proporciona uno de los medios más baratos de obtener superficie para transferencia de calor. Para el diseño de serpentines para transferencia de calor se debe determinar el área de transmisión de calor necesaria para mantener el líquido contenido dentro del tanque a una temperatura constante o para aumentarla o disminuirla, en un tiempo determinado.
  
  Los serpentines de calentamiento se colocan en la zona baja del tanque, mientras que los de enfriamiento se sitúan en la parte alta del tanque. Pueden también estar colocados en pendiente para facilitar su drenaje.

• CALDERAS: Una caldera es un intercambiador de calor en el que la energía se aporta generalmente por un proceso de combustión, o también por el calor contenido en un gas que circula a través de ella. En ambos casos, el calor aportado se transmite a un fluido, que se vaporiza o no, y se transporta a un consumidor, en el que se cede esa energía. La estructura real de una caldera dependerá mucho del tipo que sea. No obstante, de forma general, podemos describir las siguientes partes:

Quemador: sirve para quemar el combustible.

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