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7/21/2019 Transfer Practica 3y4
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DISEO Y ANLISIS DE UN
INTERCAMBIADOR DE
CALOR
MEDIANTE ORDENADOR
TRANSFERENCIA DE
CALOR
DPTO. INGENIERA TRMICA Y DE FLUIDOS
Profesor: MenganitoGrado en Ingeniera Mecnica
Universidad Carlos III de Madrid
Madrid, 2 de Diciembre de 201
Leal Rabadn, Alberto 100!00"#Pastrana Snchez , Edgar $I%
Shumyn ,Svyatoslav $I%
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Gr&'o: 11
1. INTRODUCCIN
(n los sistemas mecnicos, )&micos, n&cleares * otros, oc&rre )&e el calor debe ser
transferido de &n l&gar a otro, o bien, de &n +&ido a otro -os intercambiadores de calor
son los dis'ositivos )&e 'ermiten reali.ar dic/a tarea Un entendimiento bsico de los
com'onentes mecnicos de los intercambiadores de calor es necesario 'ara com'render
cmo estos f&ncionan * o'eran 'ara &n adec&ado desem'eo
(l obetivo de esta seccin es 'resentar los intercambiadores de calor como dis'ositivos
)&e 'ermiten remover calor de &n '&nto a otro de manera es'ec3ca en &na determinada
a'licacin 4e 'resentan los ti'os de intercambiadores de calor en f&ncin del +&o:
+&o 'aralelo5 contra+&o5 +&o cr&.ado %dems se anali.an los ti'os de
intercambiadores de calor con base en s& constr&ccin: t&bo * carca.a5 'lacas, * se
com'aran estos 4e 'resentan tambi6n los intercambiadores de 'aso sim'le, de m7lti'les
'asos, intercambiador de calor regenerador e intercambiador de calor no regenerativo
%l 3nal se incl&*en alg&nas de las 'osibles a'licaciones de los intercambiadores de
calor
Como /emos mencionado, &n intercambiador de calor es &n com'onente )&e 'ermite la
transferencia de calor de &n +&ido 8l)&ido o gas9 a otro +&ido (ntre las 'rinci'ales
ra.ones 'or las )&e se &tili.an los intercambiadores de calor se enc&entran las
sig&ientes:
Calentar &n +&ido fro mediante &n +&ido con ma*or tem'erat&ra
ed&cir la tem'erat&ra de &n +&ido mediante &n +&ido con menor tem'erat&ra
-levar al '&nto de eb&llicin a &n +&ido mediante &n +&ido con ma*or
tem'erat&ra
Condensar &n +&ido en estado gaseoso 'or medio de &n +&ido fro
-levar al '&nto de eb&llicin a &n +&ido mientras se condensa &n +&ido gaseoso
con ma*or tem'erat&ra
Debe )&edar claro )&e la f&ncin de los intercambiadores de calor es la transferencia de
calor, donde los +&idos invol&crados deben estar a tem'erat&ras diferentes 4e debetener en mente )&e el calor slo se trans3ere en &na sola direccin, del +&ido con ma*or
tem'erat&ra /acia el +&ido de menor tem'erat&ra (n los intercambiadores de calor los
+&idos &tili.ados no estn en contacto entre ellos, el calor es transferido del +&ido con
ma*or tem'erat&ra /acia el de menor tem'erat&ra al encontrarse ambos +&idos en
contacto t6rmico con las 'aredes metlicas )&e los se'aran
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2. DESCRIPCIN , RESOLUCIN DEL PROBLEMADONDE SE INCLUYA LAS HIPTESIS O
CONSIDERACIONES UTILIZADAS Y RESULTADOSApara!" 1# Da"$ %&'a!"$ !( par&!a !() !&$(*"
Donde el fl&ido 'esado va 'or los t&bos * el ligero 'or la carcasa
Para terminar de fiar los datos nos faltara la ;em'erat&ra de salida del 'esado, la c&al
la calc&lamos:
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Apara!" 2# F&'ar () +-(r" !( pa$"$ p"r /" 0 () +-(r" !( pa$"$ p"r ara$a.Ca))ar () a)"r !( F 0 "-pr"/ar 3( F 4 5,67. E+ a$" "+rar&", a-(+ar ()+-(r" !( pa$"$ p"r ara$a.
Donde
ncares el n7mero de 'asos 'or carcasa *
n
el n7mero de 'asos 'or t&bo
Una ve. )&e tenemos definidas todas las variables 'ara sim'lificar 'rocedemos al
clc&lo de
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Apara!" =# Ca))ar () +-(r" !( /"$ +(($ar&"$ para () !&9-(r" 0 ()"&!a!%&'a!"$ (+ () apara!" a+(r&"r.
Apara!" 7# E)(>&r +a !&$r&/&?+ !( )"$ /"$ :r&a+>)ar " a!ra!a< 0 a))ar() !&9-(r" !( )a ara$a $(>+ )a (a&?+.
Dcuadcar=0,61m
Dtriancarc=0,568m
(scogemos la triang&lar 'or dar ms rendimiento * tener menos dimetro
Apara!" @#F&'ar +a $(para&?+ (+r( /a%)($.
(s'aciado mnimo@@ Emin=0,05m (s'aciado mAimo@@ Emax=1,5m
B el es'aciado entre bafles )&e /emos escogido es deEm=0,7m
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Apara!" 6# Ca))ar )"$ "(%&&(+($ !( ra+$%(r(+&a !( a)"r pr"-(!&" !() )a!"!() /" 0 !() )a!" !( )a ara$a.
Dnde:
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Apara!" #Ca))ar () "(%&&(+( !( ra+$%(r(+&a !( a)"r >)"/a) /a$a!" (+ ()
9r(a (;(r&"r !( )"$ /"$.
Apara!" #O/(+(r () 9r(a !( &+(ra-/&" +(($ar&a para ra+$%(r&r () a)"r.
Calc&lo del incremento de tem'erat&ras logartmicas
Calc&lamos el rea
Apara!" 15# O/(+(r )a )"+>&! !( /"$ 0 )a )"+>&! !() a-/&a!"r.
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Apara!" 11# C"-pr"/ar 3( )a )"+>&! !() a-/&a!"r ($9 (+r( 7 0 15 (($ ()
!&9-(r" !( )a ara$a.
$&estra longit&d de carcasa se enc&entra dentro del intervalo de " * 10 veces el
dimetro de la carcasa
Apara!" 12# Ca))ar )a pr!&!a !( ar>a !() %)&!" 3( &r)a p"r )"$ /"$ 0"-pr"/ar 3( ($ -(+"r 3( )a -9;&-a p(r-&&!a :P/" P/", -a;
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Apara!" 18# Ca))ar )a pr!&!a !( ar>a !() %)&!" 3( &r)a p"r )a
ara$a 0 "-pr"/ar 3( )a pr!&!a !( ar>a +" $p(ra () -9;&-" p(r-&&!":Par Par,-a;
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8.2 A) !&$-&+&r )a $(para&?+ (+r( /a%%)($, a-(+a " !&$-&+0( )a pr!&!a !(ar>a !() %)&!" 3( &r)a p"r )a ara$a 0 () "(%&&(+( !( ra+$%(r(+&a !(a)"r
4i todos los dems valores 'ermanecen constantes, entonces:
4i dismin&*es la se'aracin entre baffles 8(m9 Nbaffles a&menta
Nbaffles=Lcambiador
Em
4i Nbaffles a&menta Pcar a&menta
4E-: Pcar a-(+a
4i la se'aracin entre baffles 8Em dismin&*e
Scar dismin&*e
4iScar dismin&*e
mcar a&menta
4imcar a&menta
hcar a&menta
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B 'ara terminar sihcar a&mentaU 8coeficiente de transferencia de calor9 a&menta
4E-: U a-(+a
8.8 Para + -&$-" +-(r" !( /"$ !( &>a) !&9-(r" (;(r&"r, () !&9-(r" !( )aara$a (+ +a "+%&>ra&?+ r&a+>)ar ($ -a0"r " -(+"r 3( (+ +a a!ra!a
Partiendo de )&e F 8se'aracin entre t&bos9 esH=1,25 de
, entonces sabiendo )&e:
Dcuadcarc=0,61m D
triancarc=0,568m
Por lo )&e )&eda demostrado )&eDtriancarc
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8.= La ()"&!a! !( !&$(*" !() %)&!" 3( &r)a p"r () &+(r&"r !( )"$ /"$ &(+(++ )-&( -9;&-" 0 -+&-", a 3 $"+ !(/&!"$ ($"$ )-&($
(stos lmites son debidos a velocidades mAimas las c&ales establecen lmites 'or la
corrosin * erosin del fl&ido contra el t&bo, * velocidades mnimas limitadas 'or la
de'osicin de 'artc&las )&e ens&cian * atascan el t&bo, a&mentando con ello la
resistencia de ens&ciamiento (n el caso de este eem'lo s&s lmites 82ms * 1ms9
=. CONCLUSIN