Evaporadores

EVAPORADORES

EVAPORADORES
El evaporador es el componente del sistema de refrigeración donde una corriente de un
fluido o un producto se enfría.
Las dos categorías usadas un la practica industrial son:

Los enfriadores de aire
Los enfriadores de liquido

En los enfriadores de aire el refrigerante pasa por dentro de tubos y el aire pasa por fuera.
Para aumentar la eficiencia existen aletas porfuera de los tubos y el aire pasa entre ellas.

Los enfriadores de liquido pueden ser del tipo tubo y carcaza o a placas, evaporándose el
refrigerante en la carcaza y él liquido enfriar pasa por los tubos. Los intercambiadores a
placas son una adaptación de los intercambiadores usados en la industria. Son compactos y
su carga es reducida esto hace atractivo para amoniaco y los nuevos refrigerantesdado que
el primero es por razones de seguridad y los últimos por razones de costo.

Flujo contracorriente

Flujo concorriente

Transferencia de calor en el evaporador
Muchas personas visualizan el proceso de transferencia de calor en un evaporador, como un proceso
análogo al proceso de circulación de una corriente eléctrica por una resistencia.
La ley de Ohm nos dice que I=V/R
Lacorrespondiente equivalencia para el flujo de calor es la siguiente:

CANTIDAD
FLUJO
POTENCIAL
RESISTENCIA

SIMBOLO Y UNIDADES
ELECTRICIDAD
TRANSF. CALOR
I , Amperio
Q, Watts
V, Volts
t, °C
R, Ohm
X/kA, 1/hA, °C/W

Aletas
Si se comparan las magnitudes de las resistencias a la transferencia de calor, la mayor
resistencia se da del lado del aire.
.
La resistencia a la transferencia del lado del aire esdel orden de 0.013 m 2 °C/W y la del
lado del refrigerante es de 0,00083 m2 °C/W, esto nos muestra que la resistencia del aire es
20 veces mayor que la del refrigerante. Esta apreciación nos sugiere donde inmediatamente
poner nuestra atención para incrementar él U total. Se debe hacer que la resistencia del lado
del aire baje; para eso uno de los métodos es incrementar el hf aumentando la velocidaddel
aire pero a expensas de gastar mas potencia en el ventilador que tendremos que retirar
como una carga de refrigeración y puede llegar a ser el 10 al 20% del calor retirado de la
cámara.

El otro método consiste en aumentar el área de los tubos mediante aletas aumentando la
relación de área Ao/Ai o sea extender la superficie
Las aletas son placas de metal agujereadas por donde pasan los tubosy una vez armada los
tubos se expanden hidraulicamente o mecánicamente
Como la temperatura de la aleta no es uniforme en toda su superficie la eficiencia de la
misma no es 100% por lo cual la aleta tendrá una eficiencia menor cuanto.

El nuevo coeficiente de transferencia de calor con evaporadores con aletas queda:
1/U= Ai /(hf Ao  Ai /(K At)+1/hr
Donde
Ai = es el área interior del tubo
hf =coeficiente de convección del fluido
Ao superficie extendida por las aletas
eficiencia de aletas
 espesor del tubo
K= conductividad del metal del tubo
At= área del tubo
hr= coeficiente de convección del fluido

Los valores de  para los evaporadores comerciales van entre 0,3 y 0,7 y depende de
muchos factores como material de la aleta espesor de la aleta y distancia al tubo
Diferencia detemperatura entre el fluido y el refrigerante.

La distribución de temperatura del fluido y del refrigerante se muestra en la siguiente figura

Evaporación del refrigerante dentro de tubos
El mecanismo por el cual el refrigerante hierve dentro de los tubos es complejo, pero es
importante conocer que es lo que pasa dentro de los tubos en el momento de la
evaporación.
Cuando el tubo caliente leadiciona calor al refrigerante progresivamente más refrigerante
se evapora y la velocidad del mismo se incrementa hasta que este deja el evaporador
saturado o sobrecalentado.
La siguiente figura nos muestra los coeficientes de transferencia de calor correspondientes a
lo largo del tubo del evaporador.

Los cambios en los coeficientes de transferencia de calor corresponden a las diferentes
formas...