Teoremas

INTERCAMBIADORES DE CALOR

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

1. 2. 3.

Introducción Clasificación de intercambiadores de calor Diferencia de temperaturas representativa del intercambiador Coeficiente global de transferencia

EJEMPLO:

m, cp, t1 M, Cp, T1

t2 T2

4. 5.

T1Métodos 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)

Ecuación de transferencia: dQ = dA· U ·(T- t); Q = U ⋅ (T − t ) ⋅ dA Q = A · Um ·∆θrep.
A

∫

Intercambiadores de calor

1

Intercambiadores de calor

2

1.2. PROBLEMA DE DISEÑO
PROBLEMA TÉRMICO E HIDRÁULICO Datos: Calor atransferir Caudales fluidos Temperaturas fluidos Pérdida de carga máxima

2. CLASIFICACIÓN DE INTERCAMBIADORES
Según el proceso de transferencia:
- Contacto directo - Contacto indirecto - Transferencia directa - Con almacenamiento - Lecho fluido

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

Según la compacidad:

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

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

Según el mecanismo de transferencia:

1.3. PROBLEMA DE FUNCIONAMIENTO
Dado el equipo, determinar prestaciones cuando cambian condiciones de operación

- Convección / Convección - Convección / Cambio de fase - Cambio de fase / Cambio de fase - Convección / Radiación

Según la aplicación:
- Economizadores, precalentadores,recuperadores - Hornos - Generador de vapor - Evaporadores, condensadores, torre de refrigerigeración. - Colector solar - Heat-pipe
3 Intercambiadores de calor 4

Intercambiadores de calor

2.1. INTERCAMBIADOR DE DOBLE TUBO
DOBLE TUBO

2.2. INTERCAMBIADOR DE CARCASA Y TUBOS

Salida de los tubos

Entrada en la carcasa

Codo Tubo externo
Tubo interno

Prensa estopa

Prensaestopa Salida de la carcasa Corriente interna Entrada de los tubos

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 fija

Dos pasos por carcasa y cuatro pasos por tubo (2-4)

Intercambiador con haz tubular en U

Dos pasos por carcasa ydos pasos por tubo (2-2)

Intercambiador con placa tubular flotante

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

Intercambiadores de calor

7

Intercambiadores de calor

8

(1)

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

Tipos de carcasa según TEMA

(2)

Disposición dedeflectores 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 los tubos en placa tubular
Intercambiadores de calor 9 Intercambiadores de calor 10

Placa tubular Haz tubular

Tubuladurafluido exterior

Tubuladura fluido interior

Deflector transversal

Envolvente

Cabezal de distribución

Soporte

Haz tubular

Envolvente

Deflector transversal Cabezal de distribución Placa tubular

Soporte

Haz tubular

Cabezal de distribución

Envolvente Deflector transversal Placa tubular Intercambiadores de calor 11 Intercambiadores de calor 12

Intercambiadores de...