Intercambiadores De Calor

PRÁCTICA 1

Características constructivas y de operación de los intercambiadores de calor

Dídac Sabria
Endika Pascual
Xavier Soldevilla
Jonathan Palau

1. OBJETICOS

Conocer las características constructivas y operativas de diferentes intercambiadores de calor así como constatar los diferentes materiales y soluciones constructivas adoptadas en función del tipo de fluido queinterviene en un intercambiador (gas o líquido). También se determinara el área de intercambio de calor para los diferentes equipos i finalmente se determinaran los parámetros básicos de operación (potencia térmica, eficiencia) de distintos intercambiadores utilizados en máquinas térmicas

2. EQUIPOS DISPONIBLES EN EL LABORATORIO

* Intercambiadores líquido-líquido: Carcasa y tubos /Placas
* Intercambiadores gas-líquido: Radiadores / Calefactores (MACI)
* Intercambiadores gas-gas: Intercoolers-Turbocompresores (MACI: Diesel)

3. CUESTIONES

* INTERCAMBIADOR DE CARCASA Y TUBOS

1. Describir el tipo de intercambiador: configuración de flujo (nº pasos en tubos y carcasa), características constructivas (tubos y carcasa). Dibujar un esquema básicooperativo del intercambiador.

* Materiales: Carcasa de Acero y tubos de cobre.
* Tipo de flujo: líquido-líquido.
* Paso: 1 Paso por carcasa y 4 por tubos.
* Numero de tubos: 30 tubos por paso (4pasos, 120 tubos en total).
* Dimensiones:

* Diámetro carcasa = 16,3 cm.
* Longitud carcasa = 1,18 m.
* Diámetro interior tubos = 10 mm.
* Diámetro exteriortubos = 10,5 mm.
* Longitud tubos = 1,10 m.

* Esquema de funcionamiento y Explicación:

El fluido caliente entra por la carcasa tal y como se muestra en la figura superior, de tal manera que dentro de la carcasa, están alojados los tubos, y se pone en contacto el fluido caliente con los tubos.
Los tubos hacen cuatro pasos, con tal de aumentar tanto la superficie de contacto de lostubos con el fluido caliente como, el tiempo de contacto entre los dos fluidos. Dependiendo del paso en el cual se encuentre el fluido tendremos contacto equicorriente o contracorriente.

También se observan los bafles sobre los tubos, estos tienen como función aumentar la turbulencia del flujo de fluido caliente, aumentando a su vez, el coeficiente de transferencia de calor por conducción.2. Determinar el área interior y exterior de intercambio de calor. ¿Por qué son similares las áreas de intercambio de calor?

Calculamos las áreas de interior y exterior de intercambio mediante:

Ainterior=nºtubos·Ltubos·π·∅int.tubos=120·1,10m·π·10· 10-3=4.1469 m2

Aexterior=nºtubos·Ltubos·π·∅ext.tubos=120·1,10m·π·10.5· 10-3=4.3542 m2

Como se puede observar las áreas de intercambio sonbastante parecidas, la cual cosa es lógica, ya que en este tipo de intercambiadores de calor al intercambiar calor un fluido con el otro sus coeficientes de transferencia de calor serán parecidos, por lo cual se mantendrá un área de contacto similar.

3. Determinar la relación

* Área exterior intercambio / Volumen intercambiador (A (m2) / V (m3))

Calculamos el volumen delintercambiador:

Vinter=π·∅carcasa22·Lcarcasa=π·0,163m22·1,18m=0,02086 m3

A continuación calculamos:
AexteriorVinter=4.3542m20,020863m3=208.66m2m3

* Área interior intercambio / Volumen intercambiador (A (m2) / V (m3))

Calculamos:
AinteriorVinter=4.1469 m20,02295m3=180.69 m2m3

¿A la vista de estos valores puede considerarse al equipo como un intercambiador compacto?

Se considera que unintercambiador es compacto si el valor del Área de intercambio/Volumen es superior a 700 [m2/ m3] y en este intercambiador la relación Área de intercambio/Volumen no es superior a 700, por lo tanto no puede ser considerado compacto.

4. Se pretende utilizar este intercambiador para calentar agua desde 20 ºC a 50 ºC, según el siguiente proceso:

* Fluido frío (tubos): Agua
* Temperatura...