diseño de un intercambiador de calor



DISEÑO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR

INTRODUCCIÒN
En la vida diaria se encuentran muchas situaciones físicas en las que es necesario transferir calor desde un fluido caliente hasta uno frio con múltiples propósitos. Por ejemplo ahorro de energía lo que disminuye los costos de operación o para llevar un fluido a una temperatura optima para un proceso posterior. Para transferir calorexisten equipos denominados intercambiadores de calor.
Un intercambiador de calor es un equipo de transferencia de calor cuya función es cambiar la entalpia de una corriente. En otras palabras, un intercambiador transfiere calor entre dos o más corrientes de proceso a diferentes temperaturas.

El diseño de un intercambiador de calor, puede descomponerse en tres fases principales:
El análisistérmico
El diseño mecánico preliminar
El diseño para su construcción y montaje
Se dará énfasis al diseño térmico, ya que este se ocupa principalmente en determinar el área de superficie necesaria para transferir el calor a una velocidad específica y a determinadas temperaturas de los fluidos.
El diseño mecánico considera como el diseño térmico las temperaturas de operación, las características decorrosión de uno o ambos fluidos y la relación del cambiador de calor con otros equipos.
El diseño traduce las características y dimensiones físicas a una unidad que pueda construirse a bajo costo.

TIPOS BASICOS DE INTERCAMBIADORES D ECALOR
El intercambiador de calor más sencillo se compone de un tubo dentro de otro tubo; este montaje de corrientes paralelas funciona tanto en contracorrientecomo en paralelo, circulando el fluido caliente o el frío a través del espacio anular, mientras que el otro fluido circula por la tubería interior.

INTERCAMBIADORES D ECALOR DE CARCASA Y TUBOS
Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos están compuestos por tubos cilíndricos, montados dentro de una carcasa también cilíndrica, con el eje de los tubos paralelos al eje de la carcasa. Unfluido circula por dentro de los tubos, y el otro por el exterior, son del tipoi de intercambiador más usados en la industria.

INTERCAMBIADOR DE CARCASA Y TUBOS (1-2)





TIPOS DE INTERCAMBIADORES SEGÚN SU OPERACIÓN
Una de las características comunes que se puede emplear es la dirección que existe entre los dos flujos de fluido. Las tres categorías son:
Flujo paralelo
Contraflujo y
Flujocruzado.
Existe un flujo paralelo cuando el flujo interno o de los tubos y el flujo externo o de la carcasa ambos fluyen en la misma dirección. En este caso, los dos fluidos entran al intercambiador por el mismo extremo y estos presentan una diferencia de temperatura significativa. Como el calor se transfiere del fluido con mayor temperatura hacia el fluido de menor temperatura, la temperatura de losfluidos se aproximan la una a la otra, es decir que uno disminuye su temperatura y el otro la aumenta tratando de alcanzar el equilibrio térmico entre ellos. Debe quedar claro que el fluido con menor temperatura nunca alcanza la temperatura del fluido más caliente.

Contraflujo
se presenta un contraflujo cuando los dos fluidos fluyen en la misma dirección pero en sentido opuesto. Cada uno de los fluidosentra al intercambiador por diferentes extremos Ya que el fluido con menor temperatura sale en contraflujo del intercambiador de calor en el extremo donde entra el fluido con mayor temperatura, la temperatura del fluido más frío se aproximará a la temperatura del fluido de entrada. Este tipo de intercambiador resulta ser más eficiente. En contraste con el intercambiador de calor de flujo paralelo, elintercambiador de contraflujo puede presentar la temperatura más alta en el fluido frío y la más baja temperatura en el fluido caliente una vez realizada la transferencia de calor en el intercambiador

Flujo cruzado
En el intercambiador de calor de flujo cruzado uno de los fluidos fluye de manera perpendicular al otro fluido, esto es, uno de los fluidos pasa a través de tubos mientras que el otro pasa...