Intercambiadores de calor

caUNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN

MANUAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR: “DISEÑO DE INTERCAMBIADORES DE CALOR.”

I. A. FRANCISCO JAVIER LOPEZ MARTINEZ

Cuautitlan Izcalli, Octubre 2010.

MANUAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR

Introducción 1. Definición de los mecanismo de transferencia de calor a. Conducción b. Convección c. Radiación 2.Intercambiadores de calor a. Definición b. Clasificación c. Descripción general 3. Intercambiador de tubos y coraza a. Descripción b. Secuencia de diseño 4. Intercambiador de doble tubo a. Descripción b. Secuencia de diseño 5. Intercambiador de calor de placas a. Descripción b. Secuencia de diseño 6. Bibliografía 7. Anexos Anexo 1. Ecuaciones para calcular las propiedades térmicas del agua y el vaporAnexo 2. Calculo del factor F Anexo 3 Numero de tubos y diámetro decoraza Anexo 4 Manual de bombas y tanques Anexo 5 Dimensiones para los tubos para un Intercambiador de doble tubo Anexo 6 Dimensiones de las placas Anexo 7 Conversiones

2 2 2 2 3 3 3 6 8 14 15 20 22 30

35 38 47 52 61 63 75

1
ING FRANCISCO JAVIER LOPEZ MARTINEZ

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Introducción Latransferencia de calor es la ciencia que trata de predecir el intercambio de energía que puede tener lugar entre cuerpos materiales, como resultado de una diferencia de temperaturas. La ciencia de la transferencia de calor pretende no sólo explicar como la energía térmica puede ser transferida, sino también predecir la rapidez con la que, bajo ciertas condiciones específicas, tendrá lugar esatransferencia1. Definición del mecanismo de transferencia de calor Los mecanismos de transferencia de calor reconocidos son: La conducción, la convección y la radiación. La transferencia de calor por conducción se da por contacto de una parte de un cuerpo con otra parte del mismo u otro cuerpo, sin que se aprecie un desplazamiento en sus moléculas. La conducción ocurre en sólidos, líquidos y gases. Laradiación es el mecanismo mediante el cual un cuerpo emite calor hacia otro a través de ondas electromagnéticas en el espacio y es necesario que exista vacío entre ambos. La convección es el mecanismo de transferencia de calor mediante el cual se transfiere calor por el movimiento de las moléculas de un gas o líquido de un lugar a otro, este movimiento es debido a la diferencia de densidades existenteen el líquido cuando es calentado o enfriado. Si el movimiento no es provocado por algún sistema externo, ya sea bomba, ventiladores, entre otros, se dice que la convección es natural o libre, en caso de que se aplique una fuerza externa que provoque el movimiento del sistema, se dice que la convección es forzada. La convección forzada depende de la velocidad que tiene el fluido al circular porel sistema en estudio, por lo tanto, y dependiendo de la velocidad y del Reynolds, la convección forzada se puede llevar a cabo en Régimen Laminar, de transición o turbulento, los límites entre estos regímenes dependen de la forma geométrica del equipo. Por ejemplo para tuberías2: Re> Usup regresar al punto 9 y suponer un nuevo valor. Si Uc 400 0.76 0.215 =< 65 =< 50 24 1 50 a 500 2.8 0.451 >5000.639 0.213 Cuadro 3. Constantes para cálculo del factor de fricción para placas tipo chevron 4. 23) Calcular la caída de presión (P) que produce cada uno de los fluidos al pasar por el intercambiador de calor de placas, utilizando las siguientes ecuaciones: 32
ING FRANCISCO JAVIER LOPEZ MARTINEZ

z

Ángulo =< 30

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Deg c 24) Calcular Hfs para ambosfluidos.
Hfs icp p =

P icp p =

2 Ff p L p  p Vp Nc p

P icp s =

2 Ffs L s s Vs Nc s Deg c

Picp p

p

Hfs icp s =

Picp s



s

25) Realizar un balance de energía mecánica para calcular el trabajo requerido para que el fluido pase por el ICP. P zg V 2 Wf =    Hfs ic + HfsTR  HfsACC  gc 2gc Cuando se utiliza un IC, la temperatura del fluido antes y después del...