Actividad 2, Intercambiador de Calor 2-1 Tubo y Coraza

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Actividad 2, Intercambiador de Calor 2-1 Tubo y Coraza

Jorge Urquides Sanchez A00960210

Carrera Mecatrónica

Tecnológico de Monterrey Campus Monterrey

Profesor :  Dr. Luis Payán

Abstract- Un intercambiador de calor de dos tubos y una coraza, es un dispositivo que está hecho de un cilindro grande que es la coraza y tubos que van dentro de ella. Lo que se quiere es que la coraza y los tubos intercambien calor ya sea para enfriar el líquido del tubo o calentarlo. Hay varias configuraciones para cada intercambiador de calor, dependiendo de las necesidades que se tengan, ya sea cambiando el número de tubos o la dimensión de ellos y su arreglo o el diámetro de la coraza y su número de baffles.

Index Terms

-Heat transfer

-Heat exchanger

-Transferencia de calor

-Intercambiador de calor

                                                                                                                                                              I.      INTRODUCCIÓN

Se pide analizar un intercambiador de 1 coraza y 2 tubos. Se dan los datos de temperatura de entrada 25 C y 100 C como las dimensiones de los tubos así como de la coraza, se da el flujo másico de ambos líquidos 100,000 Kg/hr, también se tiene el espaciamiento entre cada bafle y el número total por cada metro. Con estos datos se prosigue con el primer problema. Se utilizaran dos libros como referencia para sacar datos de tablas y utilizar ecuaciones del mismo, los libros a utilizar son Heat and Mass Transfer de Çengel quinta edición y Heat Exchangers Selection, Rating and Thermal Design de Sadik Kakac tercera edición.

                                                                                                               II.      DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DEL PROBLEMA

Se desea obtener la temperatura de salida del líquido frío como la del líquido caliente. Se va a utilizar el método de efectividad-NTU, para esto se necesita primero saber cual es su coeficiente de transferencia de calor por convección tanto interno como externo. Para obtener el ho se acude a la ecuación (9.11 Sadik). Para esta ecuación nos hace falta el Diámetro equivalente (De) que se obtiene de la ecuación (9.14 Sadik) y Gs que se obtiene de la ecuación (9.16 Sadik).

Después de obtener ho se obtiene el hi que es el interno. Se necesita primero obtener el número Reynolds esto con la ecuación (6-13 Cengel). Teniendo el número de Reynolds se prosigue a sacar el número de Nusselt con la ecuación (6-68 Cengel). Con estos datos se puede obtener la hi del tubo con la ecuación (6-5 Cengel).

Con estos datos proseguimos a obtener el overall heat transfer coefficient (U) con la ecuación (9.2 Sadik). Para esto necesitamos Ao y Ai de la tabla (9.1 Sadik). Rfi y Rfo de la tabla (11-2 Cengel). Rw que se obtiene de la ecuación (11-2 Sadik). La η se asume como uno. Con estos datos podemos obtener la U.

Después de obtener la U se debe sacar el heat capacity rates del líquido frío Cc y del caliente Ch esto con apoyo del ejercicio (11-7 Cengel), . Ya teniendo estos dos valores se escoge el menor como Cmin.[pic 2]

Posteriormente se calcula el número de transferencias de unidades (NTU) con la ecuación (11-39 Cengel), para la ecuación requerimos el área superficial del tubo. Después de tener el NTU se obtiene la efectividad con la tabla (11-27 Cengel).

Se prosigue a sacar la transferencia de calor máxima (Qmax) con la ecuación (11-33 Cengel) para posteriormente sacar la transferencia de calor (Q) con la misma ecuación (11-33 Cengel). Teniendo la Q, es posible poder calcular la temperatura del líquido frío como el caliente con la ecuación (11-9 Cengel) y (11-10 Cengel) respectivamente.

Para un análisis más a fondo se calcula también la caída de presión en la parte coraza del intercambiador de calor con la ecuación (9.17 Sadik), donde se asume [pic 3] como 1, (f) y (Res) se calcula de la ecuación (9.18 Sadik). Teniendo estos valore se puede calcular la caída de presión en el lado coraza.

III.      RESULTADO DE LOS CÁLCULOS

A. Cálculos

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Valores obtenidos de la tabla (A-9 Cengel)

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