Cálculos Intercambiador de Calor para central Térmica

Cálculos Intercambiador de Calor para central Térmica

Ocurre un proceso de cambio de fase en la parte exterior de los tubos, por tanto, el calor liberado por el vapor es:

[pic 1]

[pic 2]

Ahora,  a partir del capítulo 7 de intercambiadores de calor de Kern, se plantean las siguientes consideraciones de diseño:

1. Diámetro de los tubos de 70-30 Cobre-Níquel= 1 pulg.
2. Arreglo Triangular con espaciamiento de 1 ¼ pug.
3. Coraza de 24 IPS (Iron Pipe Size) , con un espesor de 3/8 pulg.
4. Deflectores espaciados de la siguiente manera. DI Coraza > X > 1/5 DI Coraza. Por lo tanto, deflectores espaciados cada 2 m.
5. Se desea que el largo de los tubos del intercambiador se aprox. 10 m
6. Por consideraciones ambientales, se supone una temperatura de salida del agua de enfriamiento de 30 °C.

Por el numeral anterior el flujo másico de agua será:

[pic 3]

[pic 4]

Cálculo de las razones de las capacidades caloríficas de ambos fluidos:

[pic 5]

[pic 6]

[pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

Como era de esperarse el valor de la relación de capacidades C es muy próximo a cero, por tal razón, se utiliza la siguiente relación para el cálculo del Número de Unidades Térmicas.

 =0.51[pic 10]

Donde es la efectividad del intercambiador, la cual puede ser calculada a partir de la las temperaturas como sigue: [pic 11]

[pic 12]

Para evitar la imprecisión que representa suponer una Ts igual a la temperatura de saturación del vapor (como lo proponen algunos autores, con objeto de hallar un coeficiente de transferencia de calor por convección externa por medio de la teoría de condensación, para que junto con el respectivo coeficiente hallado por el método de convección forzada interna, determinar el coeficiente global de transferencia de calor) , se toma un valor representativo de U en intercambiadores de calor destinados para la condensación de vapor saturado de agua.      

[pic 13][pic 14]

Con el coeficiente global de transferencia de calor (U=6000 W/m2 °C) , y recordando que hasta el momento la única incógnita es la longitud total requerida en los tubos del intercambiador, es posible hallar un valor apropiado para L como sigue:

[pic 15]

Dónde:

[pic 16]

[pic 17]

Luego:

L=1402 m

Serán necesarios:

142 tubos de 1 pulg. por  10 m de largo.

...