Intercambiadores De Calor

1. INTRODUCCIÓN

INTERCAMBIADORES DE
CALOR

1.1. DEFINICIÓN Y EJEMPLOS
EQUIPO DE INTERCAMBIO:
Dispositivo que permite la transmisión térmica de un
sistema físico a otro.

1.

Introducción

2.

Clasificación de intercambiadores de calor

3.

Diferencia de temperaturas representativa del
intercambiador

EJEMPLO:

t2

M, Cp, T1

4.

m, cp, t1

T2

Coeficienteglobal de transferencia
T1

5.

Métodos generales de diseño de equipos de
intercambio

T
T2
t2

t

t1

dA

A

Balances de energía:
Q1 = m · cp· (t2-t1)
Q2 = M · Cp · (T1-T2)

Intercambiadores de calor

1

Ecuación de transferencia:
dQ = dA· U ·(T- t); Q = U ⋅ (T − t ) ⋅ dA

∫

Q = A · Um ·∆θrep.

Intercambiadores de calor

A

2

2. CLASIFICACIÓN DEINTERCAMBIADORES

1.2. PROBLEMA DE DISEÑO

Según el proceso de transferencia:
- Contacto directo
- Contacto indirecto
- Transferencia directa
- Con almacenamiento
- Lecho fluido

PROBLEMA TÉRMICO E HIDRÁULICO
Datos:
Calor a transferir
Caudales fluidos
Temperaturas fluidos
Pérdida de carga máxima

Según su construcción:
- Tubular
- Doble tubo
- Carcasa y Tubos
- Flujo cruzado
-Espiral
- Placas
- Superficie aleteada (tubular o de placas)
- Regenerativo
- Estático
- Dinámico

Selección del modelo
básico de intercambiador

Cálculo de:
Superficie transferencia
Disposición geométrica
Pérdida de carga

Según la compacidad:

- Compactos ( β ≥ 700 m / m )
2
3
- No compactos ( β < 700 m / m )
2

3

Según la disposición de flujos:
- Paso único
-Equicorriente
- Contracorriente
- Cruzado
- Paso múltiple

PROBLEMA MECÁNICO
- Selección de materiales, espesores
- Procesos de mecanizado y constructivos

Según el mecanismo de transferencia:
- Convección / Convección
- Convección / Cambio de fase
- Cambio de fase / Cambio de fase
- Convección / Radiación

1.3. PROBLEMA DE FUNCIONAMIENTO

Según la aplicación:

Dado el equipo, determinarprestaciones cuando cambian
condiciones de operación

Intercambiadores de calor

- Economizadores, precalentadores, recuperadores
- Hornos
- Generador de vapor
- Evaporadores, condensadores, torre de refrigerigeración.
- Colector solar
- Heat-pipe
3

Intercambiadores de calor

4

2.2. INTERCAMBIADOR DE CARCASA Y TUBOS

2.1. INTERCAMBIADOR DE DOBLE TUBO
DOBLE TUBO

Salida delos tubos

Codo
Tubo externo

Prensa
estopa

Entrada en la
carcasa

Prensa
estopa
Salida de la
carcasa

Tubo interno

Entrada de
los tubos

Corriente
interna
Cabezal de
retorno

Corriente
externa

MULTITUBULAR

Intercambiadores de calor

5

Intercambiadores de calor

6

Un paso por carcasa y dos pasos por tubo (1-2)

Intercambiador de placa tubular fijaDos pasos por carcasa y cuatro pasos por tubo (2-4)

Intercambiador con haz tubular en U

Dos pasos por carcasa y dos pasos por tubo (2-2)

Intercambiador con placa tubular flotante

Intercambiadores de calor

Equivalencia de un equipo 2-4 con dos equipos 1-2 en serie

7

Intercambiadores de calor

8

(1)

(2)

Tipos de carcasa según TEMA

Tabiques de distribución enla placa tubular: cabezal
frontal
Tabiques de distribución en la placa tubular: cabezal
posterior

Disposición de deflectores longitudinales según el
número de pasos por tubo

Deflectores de impacto o distribución
Paso triangular invertido

Paso triangular normal

Deflectores horizontales

Deflectores de discos

Paso cuadrado normal

Paso cuadrado invertido

Disposición de lostubos en placa tubular
Intercambiadores de calor

9

Intercambiadores de calor

10

Tubuladura
fluido exterior

Placa tubular
Haz tubular

Tubuladura
fluido interior

Deflector transversal

Cabezal de distribución

Haz tubular

Envolvente

Soporte

Envolvente

Deflector transversal
Cabezal de
distribución

Placa tubular

Haz tubular

Soporte

Cabezal de...