Intercambiadores de calor
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INTERCAMBIADORES DE CALOR. Son dispositivos que transfieren calor entre un medio caliente y uno frío. TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE CALOR. Recuperadores: los fluidos caliente y frío están separados por una pared.

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Intercambiadores de calor
INTERCAMBIADORES DE CALOR

Son dispositivos que transfieren calor entre un medio caliente y uno frío.


Tipos de intercambiadores de calor
TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE CALOR

  • Recuperadores: los fluidos caliente y frío están separados por una pared.

  • Regeneradores: los fluidos caliente y frío ocupan el mismo espacio en el núcleo del intercambiador.


Tipos de intercambiadores de calor1
TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE CALOR

  • De contacto directo: los fluidos caliente y frío se ponen en contacto entre sí de manera directa.





Coeficiente total de transferencia de calor

yw

Thot

Tcold

COEFICIENTE TOTAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR

Q = U A DT



Coeficiente total de transferencia de calor2
COEFICIENTE TOTAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR

Basado en el área externa:

Basado en el área interna:


Factores de suciedad o dep sito
FACTORES DE SUCIEDAD O DEPÓSITO

Ud = coeficiente total de transferencia de calor global después que se ha presentado el ensuciamiento.

U = coeficiente total de transferencia de calor global de un intercambiador de calor limpio.

Rd = factor de suciedad del depósito.






FACTOR DE CORRECCION DE LA DIFERENCIA LOGARITMICA MEDIA DE TEMPERATURA A CONTRAFLUJO PARA INTERCAMBIADOR DE CALOR CON UN RECORRIDO POR LA CORAZA Y DOS (O MULTIPLO DE DOS) POR LOS TUBOS


FACTOR DE CORRECCION DE LA DIFERENCIA LOGARITMICA MEDIA DE TEMPERATURA A CONTRAFLUJO PARA INTERCAMBIADOR DE CALOR CON UN RECORRIDO POR LA CORAZA Y DOS (O MULTIPLO DE DOS) POR LOS TUBOS


Ejercicios
Ejercicios TEMPERATURA A CONTRAFLUJO PARA INTERCAMBIADOR DE CALOR CON UN RECORRIDO POR LA CORAZA Y DOS (O MULTIPLO DE DOS) POR LOS TUBOS

Un fluido caliente entra a un aparato de tubos concéntricos a una temperatura de 300°F y se enfría a 200°F por un fluido frío que entra a 100°F y se calienta a 150°F. Los fluidos deben colocarse en flujo paralelo o contracorriente?


Ejercicios1
Ejercicios TEMPERATURA A CONTRAFLUJO PARA INTERCAMBIADOR DE CALOR CON UN RECORRIDO POR LA CORAZA Y DOS (O MULTIPLO DE DOS) POR LOS TUBOS

Un fluido caliente entra a un aparato de tubos concéntricos a 300°F y debe enfriarse a 200°F mediante un fluido frío que entra a 150°F y se calienta a 200°F. Compare las diferencias de temperatura en flujo paralelo y a contracorriente. Es posible que la temperatura de salida del fluido caliente sea menor que la temperatura de salida del fluido frío en flujo paralelo?


Ejercicios2
Ejercicios TEMPERATURA A CONTRAFLUJO PARA INTERCAMBIADOR DE CALOR CON UN RECORRIDO POR LA CORAZA Y DOS (O MULTIPLO DE DOS) POR LOS TUBOS

Se debe diseñar un intercambiador de calor de coraza y tubos para calentar 0.25 kg/s de agua de 15 a 85°C. El calentamiento se realiza al hacer pasar aceite de motor caliente, que está disponible a 160°C, a través del lado de la coraza del intercambiador. Se sabe que el aceite proporciona un coeficiente promedio de convección ho=400W/m2K en el exterior de los tubos. Diez tubos conducen el agua a través de la coraza, cada tubo tiene pared delgada de diámetro igual a 25mm y ha sido dispuesto para efectuar un paso por la coraza y 8 por los tubos. Si el aceite sale del intercambiador a 100°C. Cuál es el flujo de aceite necesario? De qué longitud deben ser los tubos para llevar a cabo el calentamiento que se desea?

Datos adicionales:

Para el aceite a 130°C Cp = 2350 J/kgK

Para el agua a 50°C Cp = 4181 J/kgK,  = 548x10-6 Ns/m2, = 0.643 W/mK, Pr =3.56

Considere la resistencia por conducción despreciable.


Ejercicios3
Ejercicios TEMPERATURA A CONTRAFLUJO PARA INTERCAMBIADOR DE CALOR CON UN RECORRIDO POR LA CORAZA Y DOS (O MULTIPLO DE DOS) POR LOS TUBOS

Determine el área para transferencia de calor necesaria para un intercambiador de calor construido con un tubo de 0.254 m de diámetro externo para enfriar 6.93 kg/s de una solución de alcohol etílico al 95% (Cp = 3810 J/kgK) de 65C a 39.4°C, utilizando 6.3 kg/s de agua disponible a 10°C. Suponga que el coeficiente total de transferencia de calor basado en el área externa de los tubos es de 568 W/m2 y considere cada una de las siguientes configuraciones:

a. Flujo paralelo en tubos y coraza.

b. Contraflujo en relación con los tubos y coraza.

c. Intercambiador de contraflujo con dos recorridos por la coraza y 72 recorridos por los tubos, el alcohol fluye a través del casco y el flujo de agua a través de los tubos.


Ejercicios4
Ejercicios TEMPERATURA A CONTRAFLUJO PARA INTERCAMBIADOR DE CALOR CON UN RECORRIDO POR LA CORAZA Y DOS (O MULTIPLO DE DOS) POR LOS TUBOS

Se utiliza agua caliente para calentar aire en un intercambiador de calor de tubo doble. Si los coeficientes de transferencia de calor en el lado del agua y aire son de 100 y 10 BTU/hft2°F respectivamente, calcule el coeficiente de transferencia de calor total basado en el área externa. El tubo del intercambiador de calor es de acero de cédula 40 de 2 pulgadas (k=54W/mK) con agua en el interior.


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