Temple en aceros

María Cathalina Jiménez Romero 2022691
Pre informe

Intercambiadores de Calor de Tubos Concéntricos.
OBJETIVOS

* Comprobar las correlaciones vistas en transferencia de calor:

* Hallar la efectividad de todo el conjunto de Intercambiadores.
* Hallar la efectividad de cada uno de los Intercambiadores de Calor.MARCO TEÓRICO

Un Intercambiador de Calor es un dispositivo que facilita la transferencia de calor de una corriente de fluido a otra.

En el análisis de Intercambiadores de Calor, es muy útil trazar el diagrama de las variaciones de temperatura de ambos fluidos, a lo largo de todo el intercambiador.

Tipos de Intercambiadores:

Una Sola Corriente:Intercambiador en el cual sólo cambia la temperatura de un fluido; en este caso, la dirección de flujo carece de importancia.
Ejemplos: Condensadores, Evaporadores y Calderas.

Dos Corrientes en Flujo Paralelo: Intercambiador en el cual los dos fluidos corren en direcciones paralelas y en el mismo sentido
Dos Corrientes en Flujo Contracorriente: Intercambiador en el cual los dos fluidos se desplazan endirecciones paralelas pero en sentidos opuestos.

La efectividad de un intercambiador en contracorriente es mayor que la de un intercambiador de corrientes paralelas

BALANCE DE ENERGÍA DEL INTERCAMBIADOR

Para los intercambiadores de flujo paralelo y de flujo contracorriente, por termodinámica, haciendo balance de energía se tiene :



El subíndice “C” indica relación con elfluido caliente y el subíndice “F”, relación con el fluido frío.

Los subíndices “ent” y “sal”, indican entrada y salida del fluido al intercambiador respectivamente.

Para un condensador simple, que condensa vapor saturado, la ecuación de balance de energía se convierte en :



COEFICIENTES GLOBALES DE TRANSFERENCIA DE CALOR

En los intercambiadores de tubos concéntricos, latransferencia de calor de un fluido a otro se lleva a cabo a través de la pared de un tubo.
La figura muestra la sección transversal de un tubo de intercambiador de calor, así como el perfil de temperatura y el circuito térmico correspondientes.

FACTORES DE INCRUSTACIÓN

Pasado cierto tiempo en operación, las superficies de transferencia de calor de un intercambiador de calor, pueden cubrirsecon diversos depósitos presentes en los sistemas de flujo, o las superficies pueden oxidarse como resultado de la interacción entre los fluidos y el material usado para la construcción del aparato.
En ambos casos, esta etapa representa una resistencia adicional al flujo de calor y tiene como resultado una reducción en el rendimiento. El efecto total se representa casi siempre por medio de unfactor de incrustación o resistencia por incrustación, Rf, que debe incluirse junto con las demás resistencias térmicas que forman el coeficiente de transferencia de calor total.
Los factores de incrustación deben obtenerse experimentalmente determinando los valores de U, tanto para condiciones limpias como de incrustación en el intercambiador de calor.
Entonces, si se tienen en cuenta losdepósitos en las superficies de transferencia de calor, podemos escribir:



Donde Uf es el coeficiente global de transferencia correspondiente al intercambiador sucio, U es el coeficiente calculado para el intercambiador limpio y RfC y RfF son las resistencias por ensuciamiento de la corriente caliente y fría respectivamente ( Estos valores están dados en tablas ).

Para el caso del agua, elvalor de Rf, se encuentra entre 0,001 y 0,004 m2.K/W.
DIFERENCIA DE TEMPERATURA MEDIA LOGARÍTMICA ( LMTD )

A lo largo de los intercambiadores de calor de corrientes paralelas y de contraflujo, la diferencia de temperatura entre el fluido caliente y el fluido frío no se mantiene constante. Por esta razón, se define la diferencia de temperatura media logarítmica como la diferencia de...