Evaporador

EVAPORADORES

EVAPORADORES
El evaporador es el componente del sistema de refrigeración donde una corriente de un fluido o un producto se enfría. Las dos categorías usadas un la practica industrial son:

Los enfriadores de aire Los enfriadores de liquido

En los enfriadores de aire el refrigerante pasa por dentro de tubos y el aire pasa por fuera. Para aumentar la eficiencia existen aletaspor fuera de los tubos y el aire pasa entre ellas.

Los enfriadores de liquido pueden ser del tipo tubo y carcaza o a placas, evaporándose el refrigerante en la carcaza y él liquido enfriar pasa por los tubos. Los intercambiadores a placas son una adaptación de los intercambiadores usados en la industria. Son compactos y su carga es reducida esto hace atractivo para amoniaco y los nuevosrefrigerantes dado que el primero es por razones de seguridad y los últimos por razones de costo.

Flujo contracorriente

Flujo concorriente

Transferencia de calor en el evaporador
Muchas personas visualizan el proceso de transferencia de calor en un evaporador, como un proceso análogo al proceso de circulación de una corriente eléctrica por una resistencia. La ley de Ohm nos dice queI=V/R La correspondiente equivalencia para el flujo de calor es la siguiente:

CANTIDAD FLUJO POTENCIAL RESISTENCIA

SIMBOLO Y UNIDADES ELECTRICIDAD TRANSF. CALOR I , Amperio Q, Watts V, Volts t, °C R, Ohm X/kA, 1/hA, °C/W

Aletas
Si se comparan las magnitudes de las resistencias a la transferencia de calor, la mayor resistencia se da del lado del aire.
. La resistencia a latransferencia del lado del aire es del orden de 0.013 m 2 °C/W y la del lado del refrigerante es de 0,00083 m2 °C/W, esto nos muestra que la resistencia del aire es 20 veces mayor que la del refrigerante. Esta apreciación nos sugiere donde inmediatamente poner nuestra atención para incrementar él U total. Se debe hacer que la resistencia del lado del aire baje; para eso uno de los métodos es incrementar el hfaumentando la velocidad del aire pero a expensas de gastar mas potencia en el ventilador que tendremos que retirar como una carga de refrigeración y puede llegar a ser el 10 al 20% del calor retirado de la cámara.

El otro método consiste en aumentar el área de los tubos mediante aletas aumentando la relación de área Ao/Ai o sea extender la superficie Las aletas son placas de metal agujereadaspor donde pasan los tubos y una vez armada los tubos se expanden hidraulicamente o mecánicamente Como la temperatura de la aleta no es uniforme en toda su superficie la eficiencia de la misma no es 100% por lo cual la aleta tendrá una eficiencia menor cuanto.

El nuevo coeficiente de transferencia de calor con evaporadores con aletas queda: 1/U= Ai /(hf Ao  Ai /(K At)+1/hr Donde Ai = es elárea interior del tubo hf = coeficiente de convección del fluido Ao superficie extendida por las aletas eficiencia de aletas  espesor del tubo K= conductividad del metal del tubo At= área del tubo hr= coeficiente de convección del fluido

Los valores de  para los evaporadores comerciales van entre 0,3 y 0,7 y depende de muchos factores como material de la aleta espesor de la aleta ydistancia al tubo
Diferencia de temperatura entre el fluido y el refrigerante.

La distribución de temperatura del fluido y del refrigerante se muestra en la siguiente figura

Evaporación del refrigerante dentro de tubos
El mecanismo por el cual el refrigerante hierve dentro de los tubos es complejo, pero es importante conocer que es lo que pasa dentro de los tubos en el momento de laevaporación. Cuando el tubo caliente le adiciona calor al refrigerante progresivamente más refrigerante se evapora y la velocidad del mismo se incrementa hasta que este deja el evaporador saturado o sobrecalentado. La siguiente figura nos muestra los coeficientes de transferencia de calor correspondientes a lo largo del tubo del evaporador.

Los cambios en los coeficientes de transferencia de calor...