Intercambiadores de calor

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE ZACATECAS


UNIDAD ACADÉMICA DE CIENCIAS QUÍMICAS

Campus Universitario Siglo XXI, Edificio 6





Programa: INGENIERÍA QUÍMICA


Área: FORMACIÓN PROFESIONAL




Programa para el Curso de:

Transferencia de calor





Tema

ANÁLISIS Y DESEÑO DE CAMBIADORES DE CALOR








RESPONSABLE DEL CURSODR. VICTOR MANUEL GARCÍA SALDIVAR






Semestre Agosto - diciembre de 2012.


CONTENIDO


INTERCAMBIADORES DE CALOR

a) Intercambiador de calor de doble tubo 4
b) Intercambiador de calor de tubos y envolvente 4
c) Intercambiador de calor de placas 5
d) Intercambiado de calor de espiral 6
1.- Ambos fluidos circulando en forma espiral 6
2.- Un fluido circulando en formaespiral y el otro en forma axial a través de la espiral 7
3.- Un fluido en espiral y el otro en una combinación de axial y espiral 8
e).-Intercambiador de calor de lamella 9
f).- Intercambiadores de calor enfriados por aire 10
3. INTERCAMBIADORES DE TUBOS Y ENVOLVENTE
3.1. INTRODUCCIÓN 12
3.2. CLASIFICACIÓN SEGÚN SU CONSTRUCCIÓN 12
3.2.1. INTERCAMBIADORES CON CABEZAL DE TUBOS ESTACIONARIOS 123.2.2. INTERCAMBIADORES CON HAZ DE TUBOS REMOVIBLE 14
3.2.3 INTERCAMBIADORES CON TUBO EN “U” 17
3.3. CUERPO DEL INTERCAMBIADOR 18
3.4. TUBOS 18
3.5. ESPEJOS 20
3.6. CABEZALES 20
3.7. MAMPARAS O SOPORTES 22
3.7.1 MAMPARAS SEGMENTADAS 22
3.7.2 MAMPARA TIPO CORONA Y DISCO 25
3.7.3 MAMPARA TIPO ORIFICIO 26
3.7.4 MAMPARA LONGITUDINAL 27
3.8. PLACAS DE PARTICIÓN 27
3.9. TIRANTES YTUBOS ESPACIADORES. 28
3.10 BOQUILLAS 28
3.10.1 VÁLVULAS DE SEGURIDAD 29
3.10.2 DRENAJE 29
3.10.3 VENTEO 29
3.10.4 INSTRUMENTACIÓN 29
3.11 PLACAS DE CHOQUE 29
3.12 FACTORES QUE AFECTAN EL DISEÑO DE CAMBIADORES DE TUBOS Y ENVOLVENTES 30
3.12.1 CAÍDA DE PRESIÓN 30
3.12.2 DIFERENCIA MEDIA DE TEMPERATURAS30
3.12.3 TIPOS DE FLUJO 32
3.12.4 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS 33
3.12.5 TAMAÑO DELOS TUBOS Y ARREGLO 34
3.12.6 DISTRIBUCIÓN DE FLUJO 35
3.12.7 DISPOSITIVOS DE SELLO O BLOQUEO 36
3.13 CLASIFICACIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE TUBOS Y
ENVOLVENTE SEGÚN SU USO. 37
3.14 CONSIDERACIONES PREVIAS 38
3.15 MÉTODO SEIDER Y TATE (KERN) 39
3.16 MÉT0D0 BELL O DELAWERE 56
a.-) Cálculo de los parámetros geométricos 57
B.-) CÁLCULO DEL COEFICIENTE INDIVIDUAL DE TRANSMISIÓN
DELCALOR DEL LADO DE LA ENVOLVENTE. 60
C.-) CÁLCULO DE LA CAÍDA DE PRESIÓN PARA EL LADO DE LA ENVOLVENTE 61

















CAPÍTULO 3


INTERCAMBIADORES DE CALOR


CONSIDERACIONES GENERALES

Los intercambiadores de calor siempre son parte integrante de un proceso, le que debe tenerse en cuenta para su cálculo evitando diseñarlos como un equipo aislado.

En losprocesos industriales se utilizan diversos tipos de intercambiadores de calor, de los cuales los más importantes son los siguientes:

e) Intercambiador de calor de doble tubo
Conocidos más comúnmente como cambiadores de calor de tubos concéntricos Este tipo consta de dos tubos concéntricos con un fluido circulando en el interior de la tubería y otro en el anillo entre ellos, dos “tés”conectoras, un cabezal de retorno y un codo en “U”. Este tipo de intercambiadores se explicará en detalle en el capítulo siguiente.


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Fig. 1. Intercambiador de calor de doble tubo o tubos concéntricos.

[pic]
Fig. 2. a) En el flujo paralelo la temperatura de salida del fluido frío nunca puede ser superior a la temperatura del fluido caliente. b) En contraflujo la temperatura de salidadel fluido frío puede ser superior a la temperatura de salida del fluido caliente. El caso límite se tiene cuando la temperatura de salida del fluido frío es igual a la temperatura de entrada del fluido caliente. La temperatura de salida del fluido frío nuca puede ser superior a la temperatura del entrada del fluido caliente.




f) Intercambiador de calor de tubos y envolvente
Este...