intercambiador de calor

DETERMINACION DEL COEFICIENTE GLOBAL DE DISEÑO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE TUBO Y CORAZA

Introducción:
El papel de los intercambiadores de calor ha adquirido una creciente importancia recientemente al empezar a ser consientes los ingenieros de la necesidad de ahorrar energía. En consecuencia se desea obtener equipos óptimos, no solo en función de un análisis térmico y rendimientoeconómico de lo invertido, sino también en función del aprovechamiento energético del sistema.
Los intercambiadores de calor de tubo y coraza generalmente se usan cuando se necesita una gran superficie de intercambio en un espacio reducido. Un intercambiador de calor de tubos y coraza consiste en una coraza contenido en su interior de un haz de tubos. El intercambiador objeto de estudio con un paso decoraza por dos pasos de tubos con arreglo triangular.
Objetivo:
Determinar el coeficiente global de díselo UD y la efectividad £ del intercambiador de calor de tubo y coraza existentes en el laboratorio de Operaciones Unitarias para determinar condiciones de operación.

Fundamento Teórico:
El tipo más ampliamente usado de intercambiadores de calor es el de coraza y tubos. El diseño proporcionauna gran área superficial como se puede apreciar en la figura siguiente:



Características de los Intercambiadores de Tubo y Coraza.
Los intercambiadores de tubo y coraza ofrecen una razonable compectación y permiten un económico proceso de transferencia de calor en concordancia con la fortaleza de la estructura mecánica y constructiva.
Permiten una fácil limpieza por el lado de los tubosy generalmente aceptable por el lado de la coraza. Una amplia variedad de las características o parámetros del diseño necesitan requerimientos especiales tales como, presiones extremas y temperaturas, vibraciones, erosiones, corrosión, cambio de fase y reposición de los componentes. Son permitidas áreas de transferencia en el rango de 0.1-90000 m2 en una coraza simple. Por todo esto, losintercambiadores de tubo y coraza son los más utilizados en la energía, control ambiental y procesos industriales en una vasta variedad de servicios.
La mayor desventaja de los intercambiadores de tubo y coraza es que los mismos no pueden ser modificados una vez que han sido construidos, en oposición a otros tipos. Escoger un óptimo y eficiente método de diseño es fundamental para garantizar la utilidad yfuncionabilidad adecuada y prolongada de estos equipos (Wilbur.1985).

Componentes básicos.
(Wilbur.1985), señala que mientras existe una enorme variedad de las características específicas de diseño que se manejan en los intercambiadores de tubo y coraza, el número de componentes básicos es relativamente pequeño; así mismo hace la siguiente descripción de estos y sus características.
Elintercambiador térmico más simple es aquel en el cual los fluidos frío y caliente se mueven en iguales u opuestas direcciones en un tubo concéntrico. Cuando los flujos tienen iguales direcciones se le denomina flujo paralelo, en este caso ambos fluidos entran por el mismo extremo, fluyen en la misma dirección y abandonan el equipo por el extremo opuesto; en el caso contrario, flujos en direccionesopuestas, se le conoce como contracorriente, los fluidos frío y caliente entran por extremos opuestos y salen por extremos opuestos.

Otra configuración, la que nos ocupa en nuestro caso, son los intercambiadores de tubo y coraza. Estos difieren de los demás en el número de corazas, de tubos y pasos de tubos, además de poseer otros aditamentos como los deflectores, que tienen un objetivo específicodentro del equipo.

Tubos. Los tubos, A en la figura 1.1, son los componentes básicos de los intercambiadores de tubo y coraza, proveen la superficie de transferencia de calor entre el fluido que fluye por dentro del tubo y otro fluido que fluye a través del exterior de los mismos. Los tubos se construyen sin costura o soldados a lo largo de la superficie. Los materiales más empleados son...