Transferencia de calor, diseño de un intercambiador de calor

TRANSFERENCIA DE CALOR.
DISEÑO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR A CONTRAFLUJO.
ING. JOSE ESTEBAN SÁNCHEZ PÉREZ

Diseñar adecuadamente un IC de tubo doble a contra flujo, para calentar agua pormedio de aceite. Conociendo algunos valores para el funcionamiento del sistema: el tubo interior bebe tener un diámetro de 2 cm., y un espesor despreciable; el diámetro interior del tubo exterior(casco) debe ser de 3 cm.
El aceite fluirá en el casco a razón de 0.8 kg/s y el agua en el tubo a razón de 0.5 kg/s, considerar las temperaturas promedio del agua y aceite como 45 y 80 °Crespectivamente. Se calentará de 45 °C a 65 °C.

1. Consideraciones de Diseño.
Las propiedades del agua a 45 °C son:
[pic]
Las propiedades del aceite a 80 °C son:
[pic]

2. De la siguiente figura setiene:
[pic]
[pic]
Donde [pic] y [pic] son los coeficientes de transferencia de calor por convección.

3. El diámetro hidráulico para un tubo circular es el del propio tubo.
[pic] Así, tenemos.[pic]
[pic]
Como [pic]se tiene un flujo de agua TURBULENTO. Al suponer un flujo completamente desarrollado se obtiene:
[pic]
Entonces
[pic]

4. Realizando lo mismo para el aceite:
[pic][pic]
[pic]
Como [pic] se tiene un flujo de aceite LAMINAR. Al suponer un flujo completamente desarrollado.
[pic]
[pic]
Entonces el coeficiente de transferencia de calor total para esteintercambiador queda:
[pic]
Nótese que [pic] ya que [pic]

5. El tubo interior se fabricará de Acero Inoxidable (K=15.1[pic]) [pic]; [pic].
[pic]

6. Se sabe que los factores de incrustaciónson:
[pic]

7. Se calcula la resistencia térmica del intercambiador por unidad de longitud.
[pic]
En donde:
[pic]

Sustituyendo valores se determina la Resistencia Térmica.
[pic]

[pic][pic]
Nótese que alrededor del 5% la resistencia térmica total se deberá a la incrustación. El resto (95%) se deberá a las resistencias a la convección sobre los lados del tubo de acero es decir...