Ingenieria Industrial

Termotecnia

Tema 4. Intercambiadores de calor
4.1. Clasificación de los intercambiadores de calor
El desarrollo de los intercambiadores de calor es muy variado y existe una amplia gama de tamaños y tecnologías como plantas de potencia de vapor, plantas de procesamiento químico, calefacción y acondicionamiento de aire de edificios, refrigeradores domésticos, radiadores de automóviles,radiadores de vehículos especiales, etc. En los tipos comunes, tales como intercambiadores de coraza y tubos o multitubulares, la transferencia de calor se realiza fundamentalmente por conducción y convección desde un fluido caliente a otro frío que está separado por una pared metálica. En las calderas y los condensadores, es de fundamental importancia la transferencia de calor por ebullición ycondensación. En consecuencia el diseño térmico de los intercambiedores es un área en donde tienen numerosas aplicaciones los principios de transferencia de calor. El diseño real de un intercambiador de calor es un problema mucho más complicado que el análisis de la transferencia de calor porque en la selección del diseño final juegan un papel muy importante los costos, el peso, el tamaño y las condicioneseconómicas. A la hora de seleccionar un intercambiador de calor existen varios factores que influyen, para realizar una selección adecuada: - Flujo de calor - Tamaño y peso - Caída de presión - Economía Para el análisis y selección de intercambiadores de calor, desde el punto de vista térmico se pueden utilizar principalmente dos técnicas: - A partir del factor de corrección y la diferencia detemperatura logarítmica media (LMTD) - Según la efectividad ( y el número de unidades de transferencia (NTU).

Se puede establecer una clasificación de intercambiadores basada en el elemento que permite separar los fluidos que circulan por el intercambiador, según sea una pared cilíndrica o plana. De esta forma hay dos grandes grupos de intercambiadores:

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Tema 4. Intercambiadores decalor

Zig-Zag a) De tubo liso Serpentín b) De tubo con aletas 1. Intercambiadores de tubos c) De doble tubo Corrugado d) Multitubulares Sencillo Haces tubulares

a) Placas selladas 2. Intercambiadores de placas b) Placas soldadas

a) Sin mezcla 3. Intercambiadores de flujo cruzado b) Con mezcla

- Regeneradores Los regeneradores son intercambiadores en los que un fluido caliente fluye através del mismo espacio seguido de uno frío en forma alterna, con tan poca mezcla física como sea posible entre las dos corrientes. La superficie, que alternativamente recibe y luego libera la energía térmica, es muy importante en este dispositivo. Las propiedades del material superficial, junto con las propiedades de flujo y de los fluidos, y con la geometría del sistema, son las principalescaracterísticas que determinan el diseño y el funcionamiento de los regeneradores. - Intercambiadores de tubo liso Este tipo de intercambiadores son los más sencillos ya que constan únicamente de una pared tubular que sirve para separar los dos fluidos, de forma que uno de ellos
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circula por el interior del tubo y el otro entra en contacto con la superficie exterior del mismo. Conobjeto de lograr una superficie de intercambio suficiente, la longitud de tubo que se requiere suele ser bastante grande, razón por la cual es necesario disponerlo de forma que sea manejable y ocupe el menor espacio posible. Dentro de este tipo de intercambiadores se incluyen los de tipo sencillo dispuestos en zig-zag (Fig. 21) o en varias capas, en las que se repite dicha disposición en el espacio.Este tipo de intercambiadores se siguen utilizando en pequeños congeladores domésticos. Una variante de intercambiador de tubo liso son los intercambiadores de haces tubulares en los que los tubos paralelos van soldados en sus extremos a unos colectores de diámetro mayor.

Figura 21. Intercambiador de tubo liso.

- Intercambiadores de serpentín Estos intercambiadores están constituidos por...