Intercambiador de calor

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Intercambiadores de calor
Este capitulo dedicado a los intercambiadores de calor quizás sea el más i mportante en un curso de transferencia de calor. Esta

aseveración se realiza en virtud de que en este tema se integran todos los conocimientos adquiridos previamente, y lo que es más importante aún todo ese cú mulo de conoci mientos serán utilizados

en el diseño o selección de undispositivo de mucha utilidad práctica co mo lo es el intercambiador de calor.

A la hora de seleccionar un intercambiador de calor existen varios factores que influyen, para realizar una adecuada selección. Entre ellos mencionaremo s • • • • Flujo de calor Tamaño y peso Caída de presión Econo mía

En este capitulo nos concentraremos en de scribir fundamental mente la metodología para el análisis yselección de intercambiadores de calor, desde el punto de vista térmico.

En este sentido destacan las siguientes técnicas de análisis

Factor de corrección- Diferencia de temperatura logarítmica media (FLMTD), y Efe ctividad- Número de unidades de Transferencia ( ε -NTU) De tal manera que el ob jetivo funda mental de este capitulo lo constituye en primer tér mino conocer los distintos tipos deintercambiadores y finalmente describir las dos técnicas de análisis

antes señaladas, destacando las ventajas y desventa jas de una y otra técnica.

Tipos de intercambiadores de calor.

Los intercambiadores de calor se clasifican en 4 tipos. Interca mbiadores de:

1. Doble T ubo 2. Carcaza y T ubo 3. Flujo Cruzado 4. Compacto

Doble T ubo: Es el intercambiador más sencillo, por eltubo interno circula uno de los fluidos, mientras que el otro fluido circula por el espacio anular. Dependiendo del sentido del flujo se clasifica en Flujo paralelo y Fl ujo contraco rrie nte, este interca mbiador se muestra en la Figura 4.1

Figura 4.1 Interca mbiador de doble tubo.

Carcaza y t ubo: Es el intercambiador más a mpliamente usado en la industria. En este intercambiador un fluidofluye por el interior de los tubos, mientras el otro es forzado a través de la carcaza y sobre el exterior de los tubos. Para asegurar que el fluido por el lado de la carcaza fluya a través de los tubos e induzca una mayor

transferencia de calor, se colocan, deflectores ó placas verticales. Es corriente encontrar intercambiadores de calor de 2,4,8,etc. pasos de tubos. De la mis ma manera e xistela posibilidad que exista varios pasos de carcaza.

Figura 4.2 Intercambiador de carcaza y tubo Flujo cruzado: alternativamente los fluidos pueden mo verse en flujo cruzado (perpendicular uno al otro), tal como se señala en la figura 4.3. Los intercambiadores en flujo cruzado se utilizan común mente en procesos de enfriamiento o calenta miento de aire o gas. En la Figura 4.3 se señala a dostipos de intercambiadores de calor de flujo cruzado. Las dos configuraciones difieren de acuerdo si el fluido que se induce sobre los tubos esta mezclado o sin mezclar. Un fluido se

dice que esta sin mezclar debido a que las aletas previenen el movi miento en la dirección (y) que es la dirección transversal a la dirección del flujo principal (x). En este caso la te mperatura del fluido varia conx y con y.

Figura 4.3 Intercambiador de flujo cruzado En contraste para el haz de tubo sin aletear, el movi miento del fluido, se dice que esta mezclado ya que la temperatura no ca mbia en la dirección transversal, siendo función exclusiva de la dirección del flujo principal. Dado que el flujo dentro de los tubos esta sin me zclar, a mbos fluidos se dicen que están sin mezclar en elintercambiador aleteado, mientras que un fluido esta mezclado y el otro sin mezclar en el intercambiador no- aleteado. Es importante destacar que la condición de mezclado y sin mezclar del intercambiador influencia significativamente el funciona miento del intercambiador de calor.

Figura 4.4

Intercambiadores co mpactos

Compacto:

Interca mbiadores

de

calor

con

relación

área...
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