- En ESTE DOCUMENTO
la velocidad de tranferencia de calor se
denota por Q-punto que es lo mismo que
.
- En ESTE DOCUMENTO el flujo de calor ( Q-punto / A ) se denota
por q-punto que es lo mismo que 
.
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| ARRIBA | NOTACIÓN |
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- En ESTE DOCUMENTO
la velocidad de tranferencia de calor se
denota por Q-punto que es lo mismo que |
|
- OTRA NOTACIÓN
que se puede ver en otros libros o apuntes es la siguiente: |
| ARRIBA | CONCEPTOS Y DEFINICIONES. ALGUNOS TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE CALOR |
| - Un intercambiador de calor es un aparato que facilita el intercambio de calor entre dos fluidos que se encuentran a temperaturas diferentes evitando que se mezclen entre sí. |
| ARRIBA | -
ALGUNOS TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE CALOR - a ) TUBO DOBLE. Es el tipo más sencillo de intercambiador de calor. Está constituido por dos tubos concéntricos de diámetros diferentes. Uno de los fluidos fluye por el tubo de menor diámetro y el otro fluido fluye por el espacio anular entre los dos tubos. En este tipo de intercambiador son posibles dos configuraciones en cuanto a la dirección del flujo de los fluidos: contraflujo y flujo paralelo. En la configuración en flujo paralelo los dos fluidos entran por el mismo entremo y fluyen en el mismo sentido. En la configuración en contraflujo los fluidos entran por los extremos opuestos y fluyen en sentidos opuestos. -- En un intercambiador de calor en flujo paralelo la temperatura de salida del fluido frio nunca puede ser superior a la temperatura de salida del fluido caliente. -- En un intercambiador de calor en contraflujo la temperatura de salida del fluido frio puede ser superior a la temperatura de salida del fluido caliente. El caso límite se tiene cuando la temperatura de salida del fluido frio es igual a la temperatura de entrada del fluido caliente. La temperatura de salida del fluido frio nunca puede ser superior a la temperatura de entrada del fluido caliente. -- En la figura siguiente se muestran esquemas de las dos configuraciones así como la evolución de la temperatura de los fluidos en cada una de ellas:  |
| ARRIBA | -
b ) COMPACTOS.
Son intercambiadores diseñados para lograr un gran área
superficial de transferencia de calor por unidad de volumen. La razón
entre el área superficial de transferencia de calor y su volumen
es la densidad de área b.
Un intercambiador con b
> 700 m2/m3 se clasifica
como compacto. Ejemplos de intercambiadores de calor compactos son los radiadores
de automóviles, los intercambiadores de calor de cerámica
de vidrio de las turbinas de gas, el regenerador del motor Stirling y el
pulmón humano. -- En los intercambiadores compactos los dos fluidos suelen moverse en direcciones ortogonales entre sí. Esta configuración de flujo recibe el nombre de flujo cruzado. El fljujo cruzado se clasifica a su vez en mezclado ( uno de los fluidos fluye libremente en dirección ortogonal al otro sin restricciones ) y no mezclado ( se disponen una placas para guiar el flujo de uno de los fluidos ). En la figura siguiente se muestran esquemas de ambos tipos de flujo:  |
| ARRIBA | -
c ) CASCO
Y TUBOS. Es el tipo más común de intercambiador de calor
en las aplicaciones industriales. Este tipo de intercambiadores están
compuestos por gran cantidad de tubos ( a veces varios cientos )
contenidos en un casco. Los tubos se disponen con sus ejes paralelos
al eje del casco. La transferencia de calor tiene lugar a medida que uno
de los fluidos se mueve por el interior de los tubos mientras que el otro
se mueve por fuera de éstos, por el casco. Este tipo de intercambiadores
se clasifican por el número de pasos por el casco y por el número
de pasos por los tubos. En la figura siguiente se muestran dos ejemplos:
 |
| ARRIBA | COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERENCIA DE UN INTERCAMBIADOR. FACTOR DE INCRUSTACIÓN. |
| ARRIBA |
- En
el estudio de los intercambiadores de calor se supone que el tubo exterior,
carcasa o casco, está perfectamente aislado térmicamente,
es decir, no existe intercambio de calor con el exterior. Entonces se
puede considerar que, a efectos de transferencia de calor, el intercambiador
se comporta como una pared cilíndrica ( el tubo o tubos interiores
) bañada por dos fluidos a diferente temperatura, sistema
que ya se ha analizado en este mismo documento ( ver " Ejemplo:
Pared cilíndrica simple bañada por fluidos a diferente temperatura
" ) y cuyo coeficiente global de transferencia tiene la siguiente
expresión: |
| ARRIBA |
FACTOR
DE INCRUSTACIÓN |
| ARRIBA | PROBLEMA BÁSICO |
|
-
El problema básico en los cálculos relativos a los intercambiadores
de calor es de dos tipos fundamentales: |
| ARRIBA | MÉTODO DE LA TEMPERATURA MEDIA LOGARÍTMICA ( LMTD ) |
| ARRIBA |
- La potencia térmica
, Q-punto, puesta en juego en el intercambiador de tubo doble
responde a la siguiente expresión: |
| ARRIBA | MÉTODO DE LA EFECTIVIDAD-NTU |
| ARRIBA |
- Este método se basa en un parámetro adimensional llamado
Efectividad de la transferencia de calor, e,
definido de la siguiente forma: |
y 
; subíndice
h : fluido caliente ; subíndice c : fluido frío
