Post on 25-Mar-2018
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL FRANCISCO DE MIRANDA AREA DE TECNOLOGÍA
DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA UNIDAD CURRICULAR: TRANSFERENCIA DE CALOR
Profesor: Ing. Isaac Hernández
Isaachernandez89@gmail.com
Intercambiadores
de
calor
Intercambiadores de calor
•Es un dispositivo diseñado para
transferir calor entre dos medios, que
estén separados por una barrera o que
se encuentren en contacto.
•La función básica de los
intercambiadores es la transferencia
de energía térmica entre dos o más
fluidos a diferente temperatura
•El calor fluye, como resultado del
gradiente de temperatura, desde el
fluido caliente hacia el frío a través de
una pared de separación
Intercambiadores de calor
Tipos de intercambiadores de calor según su construcción
la construcción de los intercambiadores está
incluida en alguna de las dos siguientes
categorías: carcaza y tubo o plato
Intercambiadores de calor
a) Carcaza y tubo
Este tipo de intercambiador consiste en un
conjunto de tubos en un contenedor llamado
carcasa. El flujo de fluido dentro de los tubos se le
denomina comúnmente flujo interno y aquel que
fluye en el interior del contenedor como fluido de
carcaza o fluido externo.
En sistemas donde los dos fluidos presentan una
gran diferencia entre sus presiones, el líquido con
mayor presión se hace
circular típicamente a través de los tubos y el
líquido con una presión más baja se circula del
lado de la cáscara
Intercambiadores de calor
Intercambiador de Un solo paso
a) Carcaza y tubo
Intercambiador de Tubos en U
Intercambiadores de calor
b) Intercambiador de Plato
El intercambiador de calor de tipo plato,
consiste de placas en lugar de tubos para
separar a los dos fluidos caliente y frío.
Los líquidos calientes y fríos se alternan
entre
Un intercambiador de placa es capaz de
transferir mucho más calor con respecto a
un intercambiador de carcasa y tubos con
volumen semejante, esto es debido a que
las placas proporcionan una mayor área
que la de los tubos
Intercambiadores de calor
Tipos de intercambiadores de calor según su operación
Las tres categorías son: Flujo paralelo,
Contraflujo y Flujo cruzado
Intercambiadores de Flujo Paralelo:
Intercambiadores de calor
Intercambiadores de Contraflujo: Intercambiadores de Flujo Cruzado:
El método de la diferencia media logarítmica (LMTD)
Intercambiadores de calor
Es el más apropiado cuando se desea queel intercambiador logre un cambio detemperatura específica de una corriente defluido de gasto de masa conocido
Este método trabaja con las diferenciasmínimas y máximas que se presentan en elintercambiador a lo largo de toda la secciónde haz de tubos ya que para efectos decálculo resulta mejor tener una temperaturamedia del sistema.
La diferencia de temperatura entre los dos fluidos disminuye desde ΔT1 a la entrada hasta ΔT2 a la salida.
Intercambiadores de calor
El método de la diferencia media logarítmica (LMTD)
Intercambiadores de calor
El método de la diferencia media logarítmica (LMTD)
Si se usa un intercambiador de calor diferente del tipode doble tubo, la transferencia de calor se calculausando un factor de corrección, F aplicado al valorLMDT, por tanto
Intercambiadores de calor
El método de la diferencia media logarítmica (LMTD)
Intercambiadores de calor
Este método se basa en un parámetroadimensional llamado efectividad de latransferencia de calor definido como:
Método de la Eficiencia-Ntu
Dicho método de ensayo y error de la LMTD se puede evitar en el método Ntu
La razón de la transferencia de calor real deun intercambiador de calor se puededeterminar con base en un balance deenergía en los fluidos caliente y frío y sepuede expresar como:
Intercambiadores de calor
Método de la Eficiencia-Ntu
En donde Cc=mc∙ Cpc y Ch=mh ∙Cph sonlas razones de capacidad calorífica de losfluidos frío y caliente, respectivamente.
Para determinar la razón máxima posible de
la transferencia de calor de un
intercambiador, en primer lugar se reconoce
que la diferencia de temperatura máxima
que se produce en él es la diferencia entre las
temperaturas de entrada de los fluidos
caliente y frío; es decir:
Intercambiadores de calor
Método de la Eficiencia-Ntu
Intercambiadores de calor
Método de la Eficiencia-Ntu
La transferencia de calor en unintercambiador alcanzará su valor máximocuando el fluido frío se caliente hasta latemperatura de entrada del caliente o elfluido caliente se enfríe hasta la temperaturade entrada del frío.
Estas dos condiciones límites no sealcanzarán en forma simultánea a menosque las razones de capacidad calorífica delos fluidos caliente y frío sean idénticas, esdecir, Cc=Ch . Cuando, Cc≠Ch, el fluido conla razón de capacidad calorífica menorexperimentará un cambio más grande entemperatura y, de este modo, será el primeroen experimentar la diferencia máxima detemperatura
Intercambiadores de calor
Método de la Eficiencia-Ntu
Intercambiadores de calor
Método de la Eficiencia-Ntu
Entonces, una vez que se conoce laefectividad del intercambiador, se puededeterminar la razón de la transferencia decalor reala partir de:
La efectividad de un intercambiador de calordepende de su configuración geométrica asícomo de la configuración del flujo.
Intercambiadores de calor
Método de la Eficiencia-Ntu
Por lo tanto, los diferentes tipos deintercambiadores tienen relacionesdiferentes para la efectividad. Por lo comúnlas relaciones de la efectividad de losintercambiadores de calor incluyen el grupoadimensional:
Donde U es el coeficiente de transferenciade calor total y As es el área superficial detransferencia del intercambiador. Esimportante resaltar que NTU esproporcional a As.
Intercambiadores de calor
Método de la Eficiencia-Ntu
Intercambiadores de calor
Método de la Eficiencia-Ntu
Intercambiadores de calor
Método de la Eficiencia-Ntu
Intercambiadores de calor
Intercambiadores de calor