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DIMENSIONAMIENTO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE TUBO Y CORAZA PARA FLUIDOS NO NEWTONIANOS POR LOS METODOS DE KERN Y TINKER A DESIGN OF A TUBE AND SHELL HEAT EXCHANGER FOR NON-NEWTONIANOS FLUIDES BASED ON KERN AND TINKER METHODS
Everaldo J. Montes 1, Fabián A. Ortega 1, Ricardo D. Andrade 1 y Alba M. Durango 1
Recibido para evaluación: Marzo 2006 Aceptado para publicación: Junio 2006RESUMEN
Los intercambiadores de calor de tubo y coraza son utilizados en las industrias de alimentos, químicas y farmacéuticas. Fue dimensionado un intercambiador de calor para enfriar jugo de naranja con concentración de 27°Brix, utilizando los métodos de Kern y Tinker que son los más conocidos y disponibles en la literatura. Los resultados muestran que existen discrepancias entre los dos métodoshasta 300% en el dimensionamiento hidráulico y del 70% en el coeficiente de transferencia de calor convectivo. Palabras claves: Transferencia de calor, coraza, flujo laminar, pérdida de carga.

ABSTRACT
Shell and tube heat exchangers are used in food, chemical and pharmaceutical industries. A heat exchanger was projected for heating orange juice with 27°Brix. The methods Kern and Tinker wereapplied because they are the most known and available in the literature. The results show the discrepancies between the two methods up to 300% of divergences in the hydraulic project and 70% in the convection coefficient of heat transfer. Key Words: Transfer, shield, laminar flow, charge los

1 Universidad de Córdoba. Departamento de Ingeniería de Alimentos, Km. 12 vía Cereté - Ciénaga de Oro Tel. (4)894 0508 - Fax 786 0255 Email: emontes@sinu.unicordoba.edu.co

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DIMENSIONAMIENTO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE TUBO Y CORAZA. . .

INTRODUCCION
Las Industrias de fluídos alimenticios como las de jugo integral y concentrado, café soluble, leche condensada, azúcar, etc., utilizan e q u i p o s p a r a i n t e r c a m b i o d e c a l o r, encontrándose una amplia variedad de tipos deintercambiadores de calor con diversos niveles de complejidad tecnológica como preenfriadores, enfriadores y condensadores. Estos equipos requieren grandes áreas para la transmisión de calor, que pueden ser obtenidas por un equipo multitubular que consiste en diversos tubos montados paralelamente en el interior de una carcaza o coraza, los cuales son denominados intercambiadores de calor de tubo ycoraza (Geankoplis, 1993). Los intercambiadores son ampliamente usados y fabricados en muchos tamaños, con varios arreglos de flujo y de diversos tipos; pueden operar en grandes caídas de presión y temperatura. La facilidad de fabricación y el costo relativamente bajo constituyen la principal razón para su empleo ilimitado en las aplicaciones de ingeniería (Ozisik, 1990). El Proyecto de unintercambiador de calor es un asunto complejo: la transferencia de calor, la pérdida de carga, el dimensionamiento, la evaluación del desempeño y los aspectos económicos juegan papeles muy importantes en el resultado final. La construcción de un intercambiador de calor puede ser dividido en

tres fases principales: análisis térmico, proyecto mecánico preliminar y fabricación (Spano, 1961). El análisistérmico puede ser determinado por varios métodos, algunos disponibles en la literatura técnica común y otros muy mejorados, generalmente acoplados a los programas de computador, que pueden ser obtenidos por medio de contratos con entidades privadas especializadas en equipos de intercambio térmico, tales como: HTRI, Heat Transfer Research Inc, en los Estados Unidos y HTFS, Heat Transfer and FluidFlow Service, en Inglaterra. Entre los principales métodos de análisis térmicos encontrados en la literatura común, están los de Kern y Tinker. El primero es el más tradicional, pero acumula mayor número de errores, principalmente en el flujo del lado de la coraza, en las pérdidas de carga y en el flujo laminar. Por otro lado, el segundo, conocido por el análisis de las corrientes, es considerado...