Intercambiador de Doble TuboCálculo

Jesus Roberto Esparza CastroGerardo Melgoza Páramo

Alejandra Montijo Moreno

Operaciones Unitarias II

Diagrama Doble Tubo

Intercambiadores de Calor

Son equipos que permiten transferir energía (calor) de un fluido a otro sin ponerlos en contacto directo, la transferencia se produce a través de una pared sólida que los separa. Un fluido transfiere calor por convección a una pared sólida, el calor atraviesa esta por conducción y por último el otro fluido recibe la transferencia por convección.

Los tipos mas usuales son: a.- intercambiadores de doble tubo. b.- intercambiadores de carcasa y tubos. c.- intercambiadores compactos.

Intercambiadores de Doble Tubo Están constituidos por dos tubos concéntricos, un fluido

circula por el tubo interior y el otro por el ánulo que queda entre ambos tubos, la transferencia se realiza a través de la pared del tubo interior.

Diseño

• Intercambio de Energía• Horquillas• Contra vs Equi 20%• Económico y Barato• Longitud

CálculoPlanteamiento del Sistema

H1: Coeficiente De transferencia por convección fluido 1 – pared. H2: Coeficiente De transferencia por convección fluido 2 – pared K: conductividad térmica de la paredSupongamos que por el tubo interior circula un fluido a, con temperatura de entrada T11 y de salida T12, que calienta al fluido b que circula por el ánulo con

temperatura de entrada T21 de salida T22 (estamos suponiendo T 1 > T 2 )

DIAGRAMA

Variación de Temperaturas Flujo Paralelo

Sentido del fluidoComportamiento de la Temperatura a lo largo del tramo

Flujo Contracorriente

Sentido del fluido

Comportamiento de la Temperatura a lo largo del tramo

Potencia Transferida a través de Diferencial de Superficie

))((1

21 TTdAR

dqT

Donde:

:Temp. Del fluido 1 y 2.

:Resistencia térmica del

material.

dA= Superficie de contacto.

dL= Longitud del tramo asociado con dA.

Radio interno.

Radio externo

21 TyT

TR

2

1

r

r

)(

21

2

ln

21

1 ''2

''1

22

1

''1

11

TTdA

dlhrkdl

rr

dlhr

RT

Debido a lo delgado de la pared del tubo, en algunos casos puede considerarse como la conducción en una placa plana:

Donde:

e=

Cálculos para Determinar el Calor Total Transferido

T

globalglobalT

RU

tAUTAR

q

1

****1

Coeficiente de Transferencia de Calor

dATTR

dqA T

q

*)(*1 ''

2''1

0

A lo largo del tubo varían

Donde:

211 ,,, TThh b

Debido al constante cambio en las variables se toman como medias

aritméticasTCpk ,,,,

(fluido caliente)

(fluido frio)

Flujos en paralelo:

Flujos contracorriente:

Salto de Temperatura en extremo frio

Salto de Temperatura en extremo caliente

Con estos saltos:

MLDT= media logarítmica de la diferencia de temperaturas en los extremos.

Si es cercano a se tomará el salto aritmético

El calor transferido de un fluido a otro se puede conocer a partir de una balance de energía en estado estacionario

Q= calor transferido por el fluido 1 al 2= calor incorporado por el fluido 2

Flujos másicos

Capacidades Caloríficas

GRACIAS POR SU ATENCIÓN