UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTAESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL
FACULTAD DE INGENIERIA DE INGENIERIA EN ENERGIA
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTAFACULTAD DE INGENIERIADEPARTAMENTO
ACADEMICO DE ENERGIA Y FISICA
TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA2013 I
I UNIDAD
SESION N 4
DISEO DE INTERCAMBIADORESDE CALOR DE DOBLE TUBO O TUBOS
CONCENTRICOS
PROCEDIMIENTO DE DISEO
1.- Especificar las condiciones de proceso (cantidades que
circulan, temperatura de entrada y salida, etc.)
2.- Establecer el recorrido de los fluidos ( los fluidos a alta
presin y los fluidos corrosivos deben ser dirigidos por el interior
de los tubos; volmenes muy grandes de fluidos as como fluidos
viscosos circulan mejor a travs de la coraza; cuando se requieran
cadas bajas de presin, se debe usar el lado de la coraza
3.- Suponer un coeficiente total de diseo y se calcula el rea
tentativa.
4.- Seleccionar la longitud, arreglo, espaciamiento y dimetro de
los tubos.
5.- Determinar el mnimo nmero de pasos, con base en el nmero
total de tubos correspondiente al rea tentativa.
6.- Seleccionar el nmero de pasos de coraza, que de un factor de
correccin FT de 0.75 a 0.8 mayor, para la diferencia media
logartmica de temperatura.
7.- Seleccionar un intercambiador estndar que satisfaga lo mejor
posible los requerimientos de los puntos 3, 4, 5, y 6, luego
determinar el coeficiente de transmisin de calor del lado de los
tubos.
8.- Suponer tentativamente espaciamiento en los deflectores, que
pueden variar desde una quinta parte del dimetro de la coraza hasta
un dimetro de la misma.
9.- Determinar el coeficiente del lado de la coraza.
Intercambiador de calor de doble tubo:
a.- Disposicin en Contracorriente
Generalmente se emplean para pequeas reas de transferencia de
calor, que oscila entre 100 200 ft.La longitud de los tubos vara de
12 ft 15 ft 20 ft.
DIMETRO EQUIVALENTE
Tubo externo :
Tubo interno :
d = 4 rh ;rh = rea de flujo / permetro hmedo
Se usa o aplica cuando no hay un dimetro definido para figuras
geomtricas que no sean crculos.El dimetro equivalente para el nulo
anillo anular :
..( 37 )
el permetro hmedo es :ph = do . ( transmisin de calor )ph = do +
Di ( flujo de fluidos )Para transmisin de calor :
.. ( 38 )
Para flujo de fluidos :
( 39 )De la ecuacin ( 24 )
hio = coeficiente de transmisin de calor en elinterior del tubo
interno referido a su rea externaho = coeficiente de transmisin de
calor en el exterior del tubo internoUc = Coeficiente de transmisin
de calor limpio.hi . Ai = hio . Aoq = hi . Ai . T
q = hio . Ao . T
.. ( 40 )
Factor de Obstruccin
.. ( 26 )UD = coeficiente global de transmisin de calor de
diseo. La cada de presin recomendable o permisible es de 5 10 psi.
.. ( 41 )Intercambiador de calor de doble tubo:b.- Disposicin en
serie paralelo.
Este tipo de intercambiadores se emplea cuando P/ es mayor que
10 psia.
q = U .A .T t = ( T1 t1 )
1.- Para una corriente caliente en serie y ncorrientes fras en
paralelo.
(42)
2.- Para una corriente fra en serie y ncorrientes calientes en
paralelo.
(43)
BALANCE DE ENERGIA
El balance de calor o balance de entalpa en un intercambiador de
calor es:
Para una unidad de tiempo, el balance de entalpa es :m ( H b H a
) = q
El balance de calor para un intercambiador de calor es:
m c ( H cb H ca ) = q
m h ( H hb H ha ) = q
mc ( Hcb Hca ) = mh ( H ha Hhb ) . ( 44 )
mc , mh = velocidad de flujo de masa para el fluido frio y
caliente
mh Cph ( Tha Thb ) = mc Cpc ( Tcb Tca )= q ..( 45 )
Velocidad deTransmisin de calor.-
Coeficientes globales de transmisin de calor.-
por la ley de Fourier: U = coeficiente global de transmisin de
calor
Se puede decir :
integrando para la superficie total :
dq = U T dA qt = U T dA
reemplazando :
.(46)
= LMTD
=Se emplea para grandes temperaturas
temp. media aritmtica
Coeficiente global variable.-
U1 , U2 = coeficiente global local
...( 47 )TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA 2013 I Ing CESAR A.
FALCONI COSSIO