Intercambiadores de calor

Pontificia Universidad Católica Madre Y Maestra
Faculta Ciencia De Las Ingenierías
Departamento De Ingeniería Electrónica Y
Electromecánica





Asignatura:
Termodinámica I

Clave:
ST-IEM-321-T-001

Tarea:
#1

Título:
Intercambiadores De Calor

Presentado por:
Eduardo J. Brito González

Matrícula:
2009-1378

Profesor:
PEDRO J. BUENO S

Fecha de realización:2/4/2013

Fecha de entrega:
21/4/2013

Santiago, República Dominicana
Intercambiadores De Calor

Los intercambiadores de calor son dispositivos mecánicos que permiten el intercambio de calor entre dos fluidos que están a diferentes niveles de temperatura y evitan al mismo tiempo la mezcla entre sí de ambos fluidos. En el día a día, los intercambiadores de calor juegan un papel importante en unaamplia variedad de aplicaciones, desde sistemas de aire acondicionado, sistemas domésticos de calefacción hasta la producción de energía en las plantas generadoras de electricidad. A diferencia de las cámaras de mezclado los intercambiadores de calor se difieren de estas en que no permiten la combinación o fusión de los fluidos que intervienen.
En los intercambiadores de calor la transferenciade calor suele ser por convección en cada fluido y conducción a través de la pared que los separa. En el análisis de intercambiadores de calor es conveniente trabajar con un coeficiente de transferencia calor total U el cual toma en consideración todos los efectos producidos en sobre dicha transferencia. La razón de la transferencia de calor entre los fluidos dentro de un intercambiador de calor enun lugar determinado de este depende de la magnitud de la diferencia de temperatura local (entre los fluidos que abordan el intercambiador de calor), la cual varía a lo largo del intercambiador.
Debido la amplia variedad de aplicaciones existentes para los intercambiadores de calores es necesario aprender a clasificarlos y analizarlos para así poder elegir o diseñar la mejor configuración parauna determinada aplicación.






Clasificación De Intercambiadores De Calor

Los intercambiadores de calor se pueden clasificar según el tipo de construcción de estos y la forma de entrada, salida y circulación del fluido a través del intercambiador.
1. Formas o arreglos de flujo.

a. flujo cruzado.
b. Contra flujo.
c. Flujo en paralelo.
2. Tipos de construcción.

a. Tubosconcéntricos.
b. Compactos.
c. Tubo y coraza.


Tipos de intercambiadores de calor. (a) Tubos concéntricos con flujo en paralelo, (b) Tubos concéntricos en contra flujo, (c) Tubos y coraza en contra flujo, (d) Con aletas y flujo cruzado.

Coeficiente total o global de transferencia de calor

Este coeficiente se define como el inverso de la resistencia térmica total para la transferencia decalor entre dos fluidos.




Ahora se presentan las ecuaciones para determinar la resistencia térmica en tubos.

Donde Do es el diámetro exterior, Di es el diámetro interior, k es conductividad térmica y L es la longitud del tubo.
Para determinar la resistencia térmica total en el tubo es necesario utilizar la siguiente ecuación.



Los resultados anteriores sólo se aplican a superficiessin aletas. Además, durante el funcionamiento normal de un intercambiador de calor, a menudo las superficies a diversos factores que se deben tener en cuenta: obstrucciones por impurezas, aparición de moho, u otras reacciones entre el fluido y el material de la pared. Un factor de particular importancia es la formación de una película sobre la superficie de la pared, lo que puede aumentar muchola resistencia a la transferencia de calor entre fluidos. Este efecto se trata mediante una resistencia adicional, denominada factor de impureza, Rf. Su valor depende de la temperatura de operación, velocidad del fluido y tiempo de servicio del intercambiador de calor entre otras variables. Además, a menudo se agregan aletas a superficies expuestas a alguno o ambos fluidos, de manera que al...