Industrias II 1 / 6 Transferencia de Calor

TRANSFERENCIA DE CALOR

MÉTODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR

Conducción: Es la transferencia de calor a través de un cuerpo, de molécula a

molécula, sin desplazamiento visible de sus partículas, excepto por vibraciones. La intensidad del paso del calor es proporcional a dos factores: El área A de la sección, normal al flujo y el gradiente de temperaturas (dT/dx), representativo de la variación de temperatura a lo largo del recorrido. El factor de proporcionalidad se define como conductividad térmica (k),

La expresión del flujo del calor es:

FOURIER

El signo menos indica que el calor fluye en dirección de temperatura decreciente

Radiación: La radiación de calor no requiere la intervención de un medio, y el

calor puede ser transmitido por radiación a través del vació absoluto.La radiación es la transferencia de energía radiante desde una fuente a un

receptor. Parte de la energía se absorbe por el receptor y parte es reflectada por él. Boltzman estableció que la velocidad a la que una fuente da calor es:

Ley de STEFAN-BOLTZMAN

T: temperatura absoluta: constante de Boltzman: emisividad

Convección: La transmisión de calor se efectúa por el contacto de la superficie

de un sólido con un fluido el calor es primero absorbido de la fuente por partículas de fluido adyacentes a ella y entonces transfería al interior del fluido mezclándose con el. Si la mezcla se realiza por diferencia de densidad es convección natural. Si se produce cualquier otra agitación, el proceso es de convección forzada. Este tipo de transferencia se describe por la ecuación:

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(Resulta de aplicar Fourier a la subcapa laminar)

h= k/d: coeficiente pelicular d: espesor de la subcapa laminar

La constante de proporcionalidad h es un término sobre el cual tiene influencia la naturaleza del fluido y la forma de agitación, y debe ser evaluado experimentalmente.

INTERCAMBIADORES DE CALOR

INTERCAMBIADOR DE PLACAS: (ACERO INOX, TI, NI, MONEL)

Los fluidos de servicio y de proceso circulan

cada uno entre sus placas. El fluido va atravesando las placas, salteando una etapa(la que corresponde al otro fluido)

Las placas tienen rugosidades para que al fluido al circular produzca turbulencia y se mejoren así las coeficientes tubulares de transferencia. Dentro del intercambiador hay espacio para poder agregar o sacar placas, modificando la superficie de intercambio.

Las placas se pueden limpiar y remplazar con facilidad. Tiene limitación de presiones. La caída de presión es baja y no hay fuga de fluidos.

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Aplicaciones: calentar o enfriar líquidos, evaporaciones, vaporizaciones, refrigeración, economizadores, superheaters.

INTERCAMBIADOR DE CASCO Y TUBOS

Este equipo es adecuado para los casos en que se requieran grades superficies de intercambio de calor. Son más compactos que los de tubos concéntricos El Intercambiador consiste en la expansión de un tubo en un espejo y la formulación de un sello que no fuga bajo condiciones razonables de operación. Los tubos tienen las superficies de sus paredes (tanto exterior como interior) lisas y están soldados en sus extremos a las placas porta tubos. Se hace circular por parte del interior al fluido que ensucia más. Estos intercambiadores de calor son constituidos con aceros al carbón y, en menor medida, con aceros inoxidables. Una ventaja de estos intercambiadores es que puedan trabajar a altas presiones.

Partes

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Uniones herméticas Haz de tubos Carcasa Cabezales fijos o flotantes Conexiones de entrada y salida Baffles (deflectores) que obligan al fluido a moverse en Zig-Zag generando

turbulencia.

Espaciado de los tubos: Los orificios de los tubos no pueden taladrarse muy cerca uno del otro por que una franja demasiado estrecha de metal entre los tubos adyacentes debilita estructuralmente el cabezal de los tubos o espejo. Los tubos se colocan en arreglos, que pueden ser triangulares o cuadrados. Una ventaja del espaciado cuadrado es que los tubos son accesibles para limpieza externa y tienen una pequeña caída de presión

Paso simple (1-1)

Uno de los fluidos circula por el interior de los tubos, mientras que el otro fluido se ve forzado a circular entre las carcasa y la parte exterior de los tubos, normalmente a ellos. Las placas deflectoras (Discos circulares de una plancha metálica a las que se han cortado un cierto segmento circular y están perforados) obligan al fluido a circular en dirección cruzada en vez de hacerlo paralelamente a los tubos cortacorriente.

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Contracorriente (1-2)

INTERCAMBIADORES DE TUBOS CONCÉNTRICOS

Es el mas sencillo. Se compone de un tubo dentro del otro. Este montaje de corrientes paralelas función tanto en contracorriente como en equicorriente, circulando el fluido caliente o frió a través del espacio anular, mientras que el otro fluido circula por la tubería interior.

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INTERCAMBIADOR HELICOIDAL (SPIRAL HEAT EXCHANGER)