Diseño de condensador

DISEÑO TÉRMICO DE CONDENSADORES – PERRY

Condensadores de un solo componente

Diferencia media de temperatura:
Cuando se condensa un solo componente a su temperatura de saturación, la resistencia entera a la transferencia de calor en el lado de condensación se asume generalmente en la capa de condensado. Se calcula un coeficiente medio de condensación a partir de la correlación apropiada yse combina con el resto de las resistencias. Luego se usa el coeficiente global con la MLDT (no es necesaria corrección con FT para condensación isotérmica) para dar el área requerida, aun cuando el coeficiente de condensación y por lo tanto el U no sean constantes a través del condensador.
Si el vapor está sobrecalentado a la entrada, puede ser desobrecalentado primero por transferencia de calorsensible desde el vapor. Esto ocurre si la temperatura de la superficie está por encima de la temperatura de saturación, y se usa una correlación de transferencia de calor de una sola fase. Si la superficie está por debajo de la temperatura de saturación, la condensación ocurrirá directamente desde el vapor sobrecalentado, y el coeficiente efectivo se determina con la correlación de condensaciónadecuada, usando la temperatura de saturación en la MLDT. Para determinar si ocurrirá o no la condensación directamente desde el vapor sobrecalentado, calcular la temperatura de la superficie asumiendo transferencia de calor en una sola fase.
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Donde h es el coeficiente de transferencia de calor sensible para el vapor, U se calcula usando h, y ambos están sobre la misma base de área. SiTsurface>Tsaturation no ocurre condensación en ese punto y el flujo de calor es mayor que si Tsurface≤Tsaturation y la condensación sí ocurriera. Generalmente es conservativo diseñar un desobrecalentador-condensador de un componente puro como si la carga de calor entera fuera transferida por condensación, usando la temperatura de saturación en la MLDT.
El diseño de una sección integral de condensaciónsubenfriamiento es más difícil, especialmente si se requiere un gran acercamiento de temperaturas. La capa de condensado en la superficie está en promedio subenfriada de un tercio a un medio de la caída de temperatura a través del film, y esto es usualmente suficiente si el condensado no es recalentado por la lluvia a través del vapor. Si el proceso de condensación-subenfriamiento se lleva a cabodentro de los tubos o en la coraza de un condensador vertical, la sección de subenfriamiento de una sola fase puede ser tratada separadamente, dando un área que se suma a aquella necesaria para la condensación. Si el subenfriamiento se da en el lado coraza de un condensador horizontal inundando algunos de los tubos del fondo con una compuerta o control de nivel, la proporción y las ecuaciones debalance de calor deben ser resueltas para cada sección para obtener el área requerida.

Caída de presión: en el lado de condensación reduce la temperatura final de condensación y la diferencia media de temperatura y siempre se debe chequear. En diseños en los que se requiere un acercamiento cercano entre la entrada del refrigerante y la salida del condensado (subenfriado o no), la subestimaciónde la caída de presión en el lado de condensación puede llevar a un intercambiador que no pueda llegar a las temperaturas terminales especificadas. Como los cálculos de la caída de presión en flujos de dos fases como en la condensación son relativamente imprecisos, los diseñadores deben considerar cuidadosamente las consecuencias de una caída de presión mayor a la calculada.

Condensadoreshorizontales, condensación en coraza
El coeficiente medio de condensación para el exterior de un banco de tubos horizontales se calcula con:
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para un solo tubo, corregido para el número de tubos en una fila vertical. Por flujo laminar sin perturbaciones sobre todos los tubos, la ecuación:
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es, para tamaños de condensadores reales, por demás conservativa por la ondulación,...