Intercambiadores De Calor

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Presentacion de intercambiadores de calor, especificamente de carcasa y tubo

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Intercambiadores De Calor

  1. 1. Universidad Nacional Experimental<br />“Francisco de Miranda”<br />Programa de Ingeniería Química<br />Unidad Curricular: Operaciones Unitarias I<br />Transferencia de calor<br />Prof. Ing. Mahuli González<br />
  2. 2. Definición<br />INTERCAMBIADORES DE CALOR<br />Equipos donde se realiza el fenómeno de transporte <br />de transferencia de calor entre dos fluidos<br />
  3. 3. SEGÚN SU SERVICIO<br />Clasificación: Según su servicio<br />Condensador<br />Rehervidor<br />Calentador<br />Refrigerador<br />Sobrecalentador <br />Enfriador<br />Vaporizador <br />Generador de Vapor<br />
  4. 4. Clasificación: Según configuración y construcción<br />SEGÚN SU CONFIGURACIÓN Y CONSTRUCCIÓN<br />Intercambiadores Tipo Carcasa<br />Intercambiadores de Doble Tubo<br />
  5. 5. Clasificación: Según configuración y construcción<br />Enfriadores de Aire<br />Intercambiadores en Forma Espiral<br />
  6. 6. Intercambiador de Calor de Carcasa y Tubo<br /><ul><li> Proporciona flujos de calor elevados en relación con su peso y volumen
  7. 7. Es relativamente fácil de construir en una gran variedad de tamaños
  8. 8. Es bastante fácil de limpiar y reparar
  9. 9. Es versátil y puede ser diseñado para cumplir prácticamente con cualquier aplicación</li></li></ul><li>Intercambiadores de carcaza y tubo<br />Boquilla para los tubos<br />Boquilla de la carcaza<br />Deflectores<br /> longitudinales<br />Carcaza cilíndrica<br />Tubos<br />Placa de tubos<br />Boquilla para los tubos<br />Deflectores transversales<br />(baffles)<br />Boquilla de la carcaza<br />
  10. 10. Clasificación de intercambiadores <br />de carcaza y tubo<br />Se diseñan<br />Según estándares publicados por <br />Asociación de Fabricantes de <br />intercambiadores tubulares<br />Intercambiadores de <br />carcaza y tubo <br />TEMA: Tubular ExchangerManufacturersAssociation<br />Clase R<br />Clase C<br />Clase B<br />Propósitos generales<br />Procesos químicos<br />Petróleo y aplicaciones<br /> relacionadas<br />
  11. 11. Clasificación de intercambiadores <br />de carcaza y tubo<br />Designación de intercambiadores<br />X X X<br />
  12. 12. Clasificación de intercambiadores <br />de carcaza y tubo<br />Según su construcción<br />mecánica<br />Tienen las dos placas de tubos <br />soldadas a la carcaza<br />
  13. 13. Clasificación de intercambiadores <br />de carcaza y tubo<br />De cabezal flotante<br />Tubos en forma de U<br />De Cabezal fijo<br />Tipo AES<br />Tipo CFU<br />Tipo BEM<br />
  14. 14. Elementos del intercambiador <br />de carcaza y tubo<br />TUBOS<br />Proporcionan la superficie de transferencia de calor entre un fluido <br />que fluye dentro de ellos y otro que fluye sobre su superficie externa<br /><ul><li>Se encuentran disponibles en varios metales como: </li></ul> acero de bajo carbono, cobre, aluminio, 70-30 cobre-níquel, acero inoxidable <br />Arreglo triangular<br />Arreglo triangular rotado <br /><ul><li> El fluido de la carcaza debe ser limpio
  15. 15. El arreglo triangular rotado raramente se usa por las altas caídas de presión </li></ul> que generan<br />
  16. 16. Elementos del intercambiador <br />de carcaza y tubo<br />Arreglo cuadrado <br />Arreglo cuadrado rotado <br /><ul><li> El fluido de la carcaza debe ser sucio
  17. 17. Se prefiere cuando la limpieza mecánica es critica</li></ul>Espaciado de tubos (Pitch)<br />1.25*Diámetro externo del tubo <br /><ul><li> En las refinerías se prefieren tubos de 20 pie de longitud
  18. 18. Los haces no removibles usan siempre arreglos triangulares (30°) </li></li></ul><li>Elementos del intercambiador <br />de carcaza y tubo<br />DEFLECTORES<br /><ul><li> Soportar el haz de tubos.
  19. 19. Restringir la vibración de los tubos debido a los choques con el fluido.
  20. 20. Canalizar el flujo de fluidos por la carcasa originando turbulencia para lograr mayores efectos de trasferencia de calor.</li></li></ul><li>Elementos del intercambiador <br />de carcaza y tubo<br />Distancia centro a centro entre <br />deflectores adyacentes<br />B<br />1/5 DC &lt; B &gt; DC<br />Tipos de Deflectores<br />La altura de la ventana expresada como un <br />porcentaje del diámetro de la carcasa, se denomina CORTE DEL DEFLECTOR. <br />Segmentado <br /><ul><li>Para deflectores segmentados el corte está </li></ul>entre 15-40% <br /><ul><li>El mejor resultado se obtiene con 25% de corte.</li></ul>Doble Segmentado <br />
  21. 21. Elementos del intercambiador <br />de carcaza y tubo<br />TIPO F<br />TIPO E<br />Un paso por la carcasa<br />Dos paso por la carcasa con bafle longitudinal<br />
  22. 22. Elementos del intercambiador <br />de carcaza y tubo<br />Selección del fluido por los tubos <br /><ul><li> Fluidos mas corrosivos
  23. 23. Fluidos con mayor tendencia a la formación de depósitos
  24. 24. Fluido caliente
  25. 25. Corriente de mayor presión
  26. 26. El menos viscoso de los 2 fluidos</li></li></ul><li>Ecuaciones básicas para el intercambio de calor<br />Ti &gt; To<br />ETAPAS PARA LA TRANSFERENCIA DE CALOR<br />Conveccióndesde el fluido en el interior del tubohastalasparedes del mismo.<br />Conducción del interior al exterior del tubo.<br />Convección desde el exteriordel tubo al fluido.<br />
  27. 27. Ecuaciones básicas para el intercambio de calor<br />RESISTENCIA AL ENSUCIAMIENTO INTERNA Y EXTERNA<br />COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR TOTAL<br />* Basado en cualquier área<br />
  28. 28. Ecuaciones básicas para el intercambio de calor<br />REFERIDA AL ÁREA EXTERNA<br />COEFICIENTE LIMPIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR<br />Es el coeficiente total que puede esperarse cuando un intercambiador nuevo se coloca por primera vez en servicio.<br />
  29. 29. Ecuaciones básicas para el intercambio de calor<br />Resistencia por ensuciamiento debido a lubricantes y corrosión<br />donde<br />Relación Uo y Uc<br />Relación básica que sirve para <br />calcular los intercambiadores de calor <br />Uc &gt; Uo siempre<br />
  30. 30. Ecuaciones básicas para el intercambio de calor<br />Diferencia de temperatura media logarítmica<br />La verdadera fuerza impulsora <br />mediante la cual se transfiere el calor<br />Disposición de fluidos<br /> Contracorriente<br />Flujo en Paralelo o Cocorriente<br />
  31. 31. T<br />Ti<br />to<br />To<br />ti<br />0<br />L<br />w Ti<br />w ti<br />w<br />to<br />w<br />To<br />Ecuaciones básicas para el intercambio de calor<br />Intercambiador de doble tubo en contracorriente<br />Termodinámicamente es una disposición superior a cualquier otra .<br />
  32. 32. Ecuaciones básicas para el intercambio de calor<br />Cuando hay combinados de flujos, como en un intercambiador distinto de 1:1<br />Ft =1 Flujo equivalente a contracorriente<br />Para cualquier arreglo, FT &lt; 0.75 Inaceptable<br />
  33. 33. Ecuaciones básicas para el intercambio de calor<br />FACTOR DE CORRECCIÓN DE LA LMTD (INTERCAMBIADOR 1-2)<br />
  34. 34. Ecuaciones básicas para el intercambio de calor<br />
  35. 35. Procedimiento general de diseño <br /><ul><li>Calcular la cantidad de calor intercambiado (Q)
  36. 36. Calcular la diferencia de temperatura media efectiva
  37. 37. Asumir el coeficiente global de transferencia de calor Uo
  38. 38. Calcular el área basada en Uo supuesto</li></li></ul><li>Procedimiento general de diseño <br /><ul><li>Determinar las dimensiones físicas del intercambiador a partir del área calculada
  39. 39. Calcular el coeficiente global de transferencia de calor Uo
  40. 40. Calcular la caída de presión a través del intercambiador
  41. 41. Calcular el área de transferencia basada en Uo calculado y MTD
  42. 42. Comparación del área de transferencia calculada con el paso anterior
  43. 43. Repetir los cálculos hasta igualar las área de transferencia</li>

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