variados

Diámetro equivalente para fluidos que fluyen en un ánulo.
Cuando un fluido fluye por un conducto que tiene sección diferente a la circular, tal como un anulo, es conveniente expresar los coeficientes de transferencia de calor y factores de fricción mediante los mismos tipos de ecuación y curvas usa das para tuberías y tubos. Para permitir este tipo de representación para la transferencia decalor en ánulos, se ha encontrado ventajoso emplear un diámetro equivalente, D. El diámetro equivalente es cuatro veces el radio hidráulico, y el radio hidráulico es, a su vez, el radio de un tubo equivalente a la sección del anulo. El radio hidráulico se obtiene como la razón del área de flujo al perímetro húmedo. Para un fluido que fluye en un anulo como se muestra en la Figura, el área de flujoes evidentemente pero los perímetros húmedos para transferencia de calor y caída de presión son diferentes. Para la transferencia de calor el perímetro húmedo es la circunferencia exterior del tubo interior con diámetro, y para la transferencia de calor en el anulo.

D2: Diámetro interior tubo exterior
D1: Diámetro exterior tubo interior



Factores de obstrucción.
Las superficies detransferencia de calor de un intercambiador de calor pueden llegar a recubrirse con varios depósitos presentes en las corrientes o las superficies pueden corroerse como resultado de la interacción entre los fluidos y el material empleado en la fabricación y diseño del intercambiador. El efecto global se representa generalmente mediante un factor de suciedad o resistencia de suciedad, Rf. Que debeincluirse junto con las otras resistencias térmicas para obtener el coeficiente global de transferencia de calor.

Los factores de suciedad se tienen que obtener experimentalmente, la determinación de los valores de “U” del intercambiador de calor, tanto en condiciones de limpieza como en suciedad. El factor de suciedad queda definido entonces como:

Rf: 1/Sucio - 1/Limpio

Se debería destacarque el valor de “U” viene determinado en muchos casos por solo uno de los coeficientes de transferencia de calor por convección. En la mayoría de los problemas prácticos la resistencia a la conducción es pequeña comparada con la resistencia a la convección. Si uno de los valores de “h” es notablemente más bajo que otro tenderá a dominar en la ecuación de “U” donde:

Ui: Coeficiente global detransferencia de calor interna.
Ue: Coeficiente global de transferencia de calor externa.
Ui 1 + Ai.Ln(re/ri) + Ai . 1
hi 2kL Ae . he
Ue 1
Ae. 1 + Ae.Ln(re/ri) + 1
Ai . hi 2kL he

Donde,
hi: Nu.K he: 1.32 T 1/4
d d ¼

Diseños de intercambiadores de calor.
1) Balance de energía.
La ecuación del balance de energía para un intercambiador de calor es :
APORTE DE CALOR AL FLUIDO FRÍO –APORTE DE CALOR AL FLUIDO CALIENTE + PERDIDAS DE CALOR = 0

Los problemas del balance de energía pueden ser:
1.- Se conocen los caudales de las dos corrientes, (Q1 y Q2), el calor transferido (q) y las temperaturas de entrada y salida de ambas corrientes (T1, T2, t1, t2), en este caso solo se comprueban los calores específicos y latentes de ambas corrientes y el calor transferido por ambas.
2.-Se conocen los caudales de las dos corrientes, (Q1 y Q2) y las temperaturas de entrada y salida de una corriente así como la entrada de la otra (T1, T2, t1), en este caso solo se calcula el calor cedido en una corriente (q) y se utiliza este para determinar la temperatura de salida de la otra (t2).
3.- Se conocen el caudal de una corriente, (Q1) y las temperaturas de entrada y salida de ambas(T1, T2, t1, t2), en este caso solo se calcula el calor cedido en una corriente (q) y se utiliza este para determinar el caudal de la otra (Q2).
4.- Se conocen los caudales de las dos corrientes, (Q1 y Q2) y las temperaturas de entrada de ambas corrientes (T1, t1), en este caso hay que calcular las temperaturas de salida de ambas (T2, t2), y el calor transferido (q). Este cálculo introduce el...