INTERCAMBIADOR DE TUBOS CONCÉNTRICOS

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR II

PRÁCTICA N° 3

TÍTULO: INTERCAMBIADOR DE TUBOS CONCÉNTRICOS

GRUPO N°: 7

INTEGRANTES:                                                         NOTA:

• Aluisa Gómez Ricardo David                                              ………
• Chiguano Niquinga Alex Omar                                           ………
• Chusin Cayo Mario Fabián                                                  ………  
• Pozo Peñaherrera Willer Wladimir                                       ………
• Romero Fuentes Eduardo Felipe                                          ………

FECHA DE REALIZACIÓN: 18/04/2015

FECHA DE ENTREGA: 25/04/2015

1. TEMA: Convección Forzada
2. OBJETIVOS:

• Determinación del coeficiente global de transferencia de calor U para el intercambiador de tubos concéntricos, con flujo paralelo y contraflujo.

1. MARCO TEÓRICO:

INTERCAMBIADOR DE CALOR

Un intercambiador de calor es un sistema o equipo usado para enfriar un fluido que se encuentra a una temperatura elevada (caliente), transfiriendo este calor a otro fluido que se encuentra a una menor temperatura. La transferencia de calor se realiza por medio de una pared metálica o de un tubo que separa ambos fluidos.

INTERCAMBIADORES DE CALOR DE TUBOS CONCÉNTRICOS

Estos intercambiadores también son llamados de doble tubo, los cuales pueden ser lisos o aleteados. Estos intercambiadores de calor trabajan con flujo paralelo y contraflujo.

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Figura 1. Intercambiadores de calor de tubos concéntricos ^[1]

ALETEADOS

Estos tubos aleteados son usados si el coeficiente de transferencia de calor de uno de los fluidos es mucho menor que el otro. Al momento que se aumenta las aletas, el área exterior aumenta, siendo más grande que el área interior. El tubo con aletas transversales que se muestra en la figura 1, es usado cuando la dirección del fluido es perpendicular al tubo.

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Figura 1. Tubo con aletas transversales ^[2]

A su vez cuando la dirección del flujo entre los fluidos es paralela al eje de los tubos, las aletas adjuntas al tubo deben ser longitudinales.

[pic 7]

Figura 2. Tubo con aletas longitudinales ^[3] 

DESVENTAJAS DEL USO DE INTERCAMBIADORES DE TUBOS CONCÉNTRICOS

• Pequeña superficie de transferencia de calor en una horquilla.
• El espacio ocupado es muy grande comparado a otras opciones de transferencia de calor.
• Posibilidad de fugas.
• Difícil mantenimiento.

MANTENIMIENTO DE LOS INTERCAMBIADORES DE TUBOS CONCÉNTRICOS

El mantenimiento puede realizarse por medio de cepillos de alambre circular, cuando se tiene obstrucción de agua con minerales dentro de los tubos, el mantenimiento se debe realizar por medio de mechas en la zona recta del tubo, para el caso de equipos con tubería de diámetros superiores a ¾ plg., es posible introducir un latiguillo de alta presión.

APLICACIONES

La principal aplicación de este intercambiador es el que se usa para enfriar o calentar una solución de un tanque encamisado y con serpentín.

1. PREGUNTAS:

1. ELABORACIÓN DEL CUADRO DE DATOS:
2. CÁLCULOS:

Calcular para el flujo paralelo y contraflujo:

1. El flujo de calor Q

CONTRAFLUJO

• Fluido frio:

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• Fluido caliente:

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PARALELO

• Fluido frio:

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• Fluido caliente:

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1. Los coeficientes convectivos de transferencia de calor entre los fluidos de trabajo con la tubería interna.

• Fluido frío:

CONTRAFLUJO

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Re< 2000: Flujo laminar

 cte.[pic 28]

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        PARALELO

        [pic 33][pic 34]

Re< 2000: Flujo laminar

 cte.[pic 35]

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• Fluido caliente

CONTRAFLUJO

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Re > 4000 : se considera flujo turbulento

Pr315[K]= 4.16^[4]

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        PARALELO

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Re > 4000 : se considera flujo turbulento

Pr315[K]= 4.16^[5]

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1. El coeficiente global de transferencia de calor U

Este intercambiador se analiza como una pared cilíndrica, es decir el tubo o tubos interiores, en el cual circula fluidos a diferentes temperaturas, con lo cual el coeficiente global de transferencia de calor tiene la siguiente expresión:

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