tarea1
















Tarea Nº 1


Integrantes
Matías Alaff
Diego Gallegos
Carlos Micolich


Profesor
Cristian Cuevas B.
Ayudante

















11 de Abril 2014

Nomenclatura

A : Área de transferencia de calor de intercambiador de calor [m²]
c : Calor específico [J/kgK]
: Flujo capacitivo [W/K]
: Flujo másico [kg/s]
NTU : Número de unidades de transferencia (Number of Transfer Units)
P :Presión [bar]
Q : Calor [J]
: Flujo de calor [W]
T : Temperatura [K]
t : Temperatura [ºC]
U : Coeficiente global de transferencia de calor [W/m²K]

Subíndices

1,e,en : entrada
2,s,sal : salida
c,f : frío
h,c : caliente
m : media.
max : máximo
min : mínimo
r : razón

Símbolos griegos

 : Eficacia









1 Introducción

El siguiente informe de desarrollo de tarea trataprincipalmente sobre los mecanismos térmicos llamados intercambiadores de calor. De ellos se deducen las expresiones que permiten calcular la tanto diferencia de temperatura media logarítmica, para el método del factor de corrección, como también la relación que existe entre la eficacia de un intercambiador de calor en flujo paralelo y su número de unidades de transferencia (NTU). Estas expresiones aportanal desarrollo de la solución de problemas y al análisis de estos dispositivos térmicos. La segunda parte de la tarea consiste en resolver y analizar un problema de un intercambiador de calor en contraflujo, esta evidencia los efectos que conlleva la modificación de una variable de entrada en el problema, explicando de forma grafica las consecuencias o efectos que causan en el ejercicio. Lasolución del problema es asistido por el programa EES. En la parte final de este informe se entrega información sobre una característica particular de algunos intercambiadores de calor, las aletas que estos poseen, especificando tipos, formas de estas, materiales con las que se fabrican y adjuntando imágenes de las aletas. Para finalizar se busca un intercambiador de calor que se utilice de forma diariaen las casas, o bien, en un entorno cotidiano, describiéndolo y adjuntando fotos para su mejor comprensión.
Los objetivos entendidos de la guía de trabajo son principalmente deducir expresiones que forman parte de los dos métodos numéricos que modelan el comportamiento térmico de los intercambiadores de calor, analizar los efectos que causan el cambio de algunas variables en los intercambiadoresde calor, estudiar la función que cumplen las aletas en estos dispositivos y conocer un intercambiador de calor que se emplee cotidianamente.








2 Desarrollo

2.1 Teoría.

(a) La diferencia de temperatura entre los fluidos caliente y frio varia a lo largo del intercambiador de calor y resulta conveniente tener una “diferencia de temperatura media ()” para usarse en la relación:


Ecuaciónutilizada en el método del factor de corrección. Con el fin de desarrollar una relación para la diferencia de temperatura promedio equivalente entre los dos fluidos como la deduce o indica Çengel [1], considérese el intercambiador de calor de tubo doble y flujo paralelo que se muestra en la figura 1.


Figura 1: Intercambiador de calor de flujo paralelo.

Si se supone que la superficie interior delintercambiador está bien aislada, de modo de que cualquier transferencia de calor ocurre entre los dos fluidos y se descartan cualesquiera cambios en la energía potencial y cinética, un balance de energía en cada fluido, en una sección diferencial del intercambiador, se puede expresar como:




El cambio en la temperatura del fluido caliente es una cantidad negativa y, por consiguiente, se añade unsigno negativo a la primera ecuación para hacer que el flujo de calor sea una cantidad positiva. Si se despejan de las ecuaciones anteriores los diferenciales de temperatura, se tiene entonces:




Al restar la segunda de la primera queda:



La razón de la transferencia de calor en la sección diferencial del intercambiador también se puede expresar como:


Al sustituir esta última ecuación en...