Problema N-12: Intercambiador de calorSe dispone de dos tuberas de acero, concntricas, de dimetro interior 50mm y 100mm. Por la tubera interior circula amoniaco lquido, que se encuentra a la temperatura de 20C y velocidad 3m/seg, mientras que por el extremo opuesto del espacio se encuentra agua a 80C y velocidad 1,5m/seg. La longitud de las tuberas es de 100 metros y la conductividad trmica del acero de . Se supondr que no existen perdidas trmicas.Datos:NH3

P=2H2O

P=3Con estos datos determinar:a) Los coeficientes de correccin correspondientesb) El coeficiente global de transmisin de calor referido a la seccin exterior del tubo interiorc) La temperatura de salida de los dos fluidosd) El calor intercambiado

Solucin

D3= 100mmD2=60mmD1=50mm =5mm

1. Calculo de los coeficientes de transmisin de calor por conveccin1.1 Coeficiente de conveccin del NH3 (fluido frio), tubo de dimetro D1=50mm(calentamiento del amoniaco liquido)1.2 Masa de amoniaco

1.3 Determinacin del nmero (amoniaco)

Ecuacin DittusBoelter

n=0,3 enfriamiento del fluido

1.4 Calculo del nmero de Nusselt y el coeficiente por conveccin del lado del amoniaco (hi) (calentamiento)

1.5 Calculo del coeficiente del lado del agua, tubera anular (enfriamiento)- Dimetro hidrulico DH(agua)

- Nmero de Reynolds

- Nmero Nesselt

1.6 Determinacin del coeficiente de transmisin de calor global referido a la seccin exterior (2) del tubo interior

1.7 Calculo de la temperatura de salida de los fluidos (mediante

Clculo de

Luego:

1.8 Determinacin de la superficie de

1.9 Calculo de NTU (nmero de unidades de transferencia)

1.10 La eficiencia se podr establecer grficamente o mediante la frmula

1.11 Clculo de la temperatura de salida del fluido caliente

1.12 Clculo de la temperatura de salida del fluido frio

2. El calor

Reemplazando:

Tambin