Termodinamica. Intercambiadores Según la Dirección de Flujo

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DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA

SEGUNDO CONTROL DE TERMODINÁMICA

INGENIERÍA CIVIL INDUSTRIAL

SEGUNDO SEMESTRE 2021

NOMBRES:  Daniel Álvarez Navarro   20.259.908-7          NOTA:

                     Carmen Cáceres Lobos  19.690.485-9

                     Valentina Cortés Araya   15.166.523-3

                     Krishnna Diaz Delgado    20.544.648-6

                     Anai García Chacón        20.415.147-4

ÍNDICE

Introducción        3

Alcance        4

Objetivos        5

Desarrollo        6

Intercambiadores Según la Dirección de Flujo        7

1.1-Flujo Paralelo        7

1.2-Contraflujo        7

1.3-Flujo Cruzado        8

1.4-De un solo paso (SIMPLE)        9

1.5-De Múltiples Pasos        9

2- Tipos de Concentradores Según su Estructura.        10

2.1-De Múltiples Pasos        10

2.2-Haz de Tubos y Carcasas        11

2.3-Refrigerados por Aire        12

2.4- Tubos Concéntricos        13

Conclusión        15

Bibliografía        16

Introducción

Un Intercambiador de Calor es un equipo utilizado para enfriar un fluido que está más caliente de lo deseado, transfiriendo este calor a otro fluido que está frío y necesita ser calentado. La transferencia de calor se realiza a través de una pared metálica o de un tubo que separa ambos fluidos.

Es decir que se puede describir de un modo muy elemental como un equipo en el que dos corrientes a distintas temperaturas fluyen sin mezclarse con el objeto de enfriar una de ellas o calentar la otra o ambas cosas a la vez.

Un esquema de intercambiador de calor primitivo puede ser el siguiente: 

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Alcance

Los alcances de la termodinámica han sido varios para la humanidad y optimizando procesos. Una de las principales ventajas de los intercambiadores de calor es el aprovechamiento del calor extraído. Esto significará reducir la humedad ambiental y un menor coste económico en calefacción. Por otra parte, las ventajas del flujo cruzado Permiten una mayor presión en la entrada del radiador antes de que la tapa se ventile, ya que la tapa está ubicada en el extremo de baja presión del radiador. Además, el diseño y fabricación de radiadores de flujo continuo es sencillo y económico. Dando solución en materia de proceso y costo. Tal asi ha sido su alcance a la humanidad que está presente en nuestras vidas cotidianas como, por ejemplo, en calentadores, frigoríficos, calderas, ordenadores y en el radiador de un a

Objetivos

Los intercambiadores de calor son dispositivos donde dos corrientes de fluido en movimiento intercambian calor sin mezclarlo. Este se utiliza en varias industrias, pero el diseño es variado. Además, son elementos indispensables en los sistemas de refrigeración, calefacción, producción de energía, aire acondicionado, etc y de en la vida cotidiana elementos como frigoríficos, calentadores y el radiador del motor de un automóvil.

Desarrollo

La manera más simple de un intercambiador de calor es un tubo (más conocido como coraza), el cual se compone de dos tubos concéntricos con distintos diámetros. El fluido corre por el tubo interno haciendo el otro lo hace en el espacio anular entre ambos tubos. Se transfiere del fluido caliente al frio, por medio de una pared que los separa, a veces el tubo interno tiene un par de vueltas dentro de la coraza para así aumentar el área de transferencia de calor y siguiendo así la tasa de transferencia de calor. Los clasificados intercambiadores de calor de contacto directo son aquellas cámaras de mezclado que se analizan con anterioridad.

Se requiere que la suma de los flujos masicos de entrada sea igual a la suma de los flujos masicos que salen para saber el principio de conservación de la masa para un intercambio de calor que opera de forma estacionaría. Los intercambiadores de calor usualmente no tienen relación con las interacciones de trabajo (w= 0) y los cambios de energía cinética y potencial son insignificantes (Δec = 0, Δep = 0) para cada corriente de fluido. La tasa de transferencia de calor relacionada con los intercambiadores de calor depende de cómo se selecciona el volumen de control. Cuando todo el intercambiador de calor se selecciona como el volumen de control Q se vuelve cero porque la frontera para este caso se queda debajo del aislamiento y nada de calor cruza. No obstante, si solo se selecciona un fluido como el volumen de control, en ese caso el calor cruzará la frontera, pasa de un fluido a otro y Q ya no será cero. Es más, en este caso Q será la tasa de transferencia de calor entre los dos fluidos.

Intercambiadores Según la Dirección de Flujo

 1.1-Flujo Paralelo

Los dos fluidos caliente y frío entran por el mismo extremo del intercambiador y fluyen en la misma dirección  intercambiando calor hasta alcanzar una temperatura próxima la una de la otra, es decir, los fluidos tratan de alcanzar el equilibrio térmico entre ellos.

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1.2-Contraflujo

Cada uno de los fluidos entran al intercambiador por diferentes extremos y se presenta el contraflujo cuando los dos fluidos fluyen en la misma dirección, pero en sentido opuesto. Este tipo de intercambiador  puede presentar una temperatura más alta en el fluido frío y más baja en el fluido caliente una vez realizada la transferencia de calor, por lo que es más eficiente térmicamente si lo comparamos con el flujo paralelo.[pic 4]

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