XVIII Intercambiadores de calor

Ingeniería Térmica y de Fluidos (II)
T18.- Intercambiadores de Calor. Método de la Eficiencia
Las trasparencias son el material de apoyo del profesor
para impartir la clase. No son apuntes de la asignatura. Al
alumno le pueden servir como guía para recopilar
información (libros, …) y elaborar sus propios apuntes
Departamento:
Area:
Ingeniería Eléctrica y Energética
Máquinas y Motores Térmicos
CARLOS J RENEDO renedoc@unican.es
Despachos: ETSN 236 / ETSIIT S-3 28
http://personales.unican.es/renedoc/index.htm
Tlfn: ETSN 942 20 13 44 / ETSIIT 942 20 13 82
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XVIII.- INTERCAMBIADORES DE CALOR
MÉTODO DE LA EFICIENCIA
XVIII.1.- EFICACIA DE LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR, ε (I)
Se conoce la descripción del intercambiador y las Tas de entrada,
desconociendo las de salida
ε compara transferencia térmica en el fluido frío
Qmáx intercambiador en contracorriente, A infinita
Q = CC (TC1 – TC2) = CF (TF2 – TF1)
Supuesto sin pérdidas térmicas:
Si CC< CF ⇒ ∆TC > ∆TF ⇒ TC2mín = TF1 y Qmáx = CC (TC1 –TF1)
Si CF< CC ⇒ ∆TF > ∆TC ⇒ TF2máx = TC1 y Qmáx = CF (TC1 –TF1)
En cualquier caso:
Qmáx = Cmín (TC1 – TF1)
2
XVIII.- INTERCAMBIADORES DE CALOR MÉTODO DE LA EFICIENCIA
XVIII.1.- EFICACIA DE LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR, ε (II)
3
XVIII.- INTERCAMBIADORES DE CALOR MÉTODO DE LA EFICIENCIA
XVIII.2.- EFICACIA, CASO FLUJOS PARALELOS EN EQUICORRIENTE (I)
(
(
)=(
** *
)
*)
(
*)
4
XVIII.- INTERCAMBIADORES DE CALOR MÉTODO DE LA EFICIENCIA
XVIII.2.- EFICACIA, CASO FLUJOS PARALELOS EN EQUICORRIENTE (II)
(
**)
(
**)
5
XVIII.- INTERCAMBIADORES DE CALOR MÉTODO DE LA EFICIENCIA
XVIII.2.- EFICACIA, CASO FLUJOS PARALELOS EN EQUICORRIENTE (III)
(
**) = (*)
( )
*
(
**)
6
XVIII.- INTERCAMBIADORES DE CALOR MÉTODO DE LA EFICIENCIA
XVIII.2.- EFICACIA, CASO FLUJOS PARALELOS EN EQUICORRIENTE (IV)
A→∞

⇒ TC 2 = TF 1 o TF 2 = TC1 ⇒ ε ≈ 1
Cmin << Cmax 
Tª de un fluido cte: condensación,
evaporación, sist. calef., ...
A→∞ 
(T + TF1 )
⇒ TC 2 = TF 2 = C1
⇒ ε = 0 ,5
Cmin = Cmax 
2
7
XVIII.- INTERCAMBIADORES DE CALOR MÉTODO DE LA EFICIENCIA
XVIII.3.- EFICACIA, CASO FLUJOS PARALELOS EN CONTRACORRIENTE (I)
(
(
)=(
** *
)
*)
(
*)
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XVIII.- INTERCAMBIADORES DE CALOR MÉTODO DE LA EFICIENCIA
XVIII.3.- EFICACIA, CASO FLUJOS PARALELOS EN CONTRACORRIENTE (II)
(
**)
(
)
**
9
XVIII.- INTERCAMBIADORES DE CALOR MÉTODO DE LA EFICIENCIA
XVIII.3.- EFICACIA, CASO FLUJOS PARALELOS EN CONTRACORRIENTE (III)
(
**) = (*)
(
(
)
*
**)
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XVIII.- INTERCAMBIADORES DE CALOR MÉTODO DE LA EFICIENCIA
XVIII.3.- EFICACIA, CASO FLUJOS PARALELOS EN CONTRACORRIENTE (IV)
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XVIII.- INTERCAMBIADORES DE CALOR MÉTODO DE LA EFICIENCIA
XVIII.3.- EFICACIA, CASO FLUJOS PARALELOS EN CONTRACORRIENTE (V)
A → ∞ ⇒ TC 2 = TF 1 o TF 2 = TC1 ⇒ ε ≈ 1
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XVIII.- INTERCAMBIADORES DE CALOR MÉTODO DE LA EFICIENCIA
XVIII.4.- CONSIDERACIONES
Equicorriente
Contracorriente
Condensación o evaporación ⇒ Cmin / Cmax = 0
Tanto en equi como en contracorriente ⇒ ε = 1 − e −NTU
Flujo equilibrado ( Cmin = Cmax )
Equicorriente
Contracorriente
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XVIII.- INTERCAMBIADORES DE CALOR MÉTODO DE LA EFICIENCIA
XVIII.5.- OTRAS CONFIGURACIONES DE INTERCAMBIADORES
Un paso por carcasa y dos o múltiplo de dos pasos de tubo
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XVIII.- INTERCAMBIADORES DE CALOR MÉTODO DE LA EFICIENCIA
XVIII.6.- INTERCAMBIADOR ROTATIVO (I)
INVIERNO
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XVIII.- INTERCAMBIADORES DE CALOR MÉTODO DE LA EFICIENCIA
XVIII.6.- INTERCAMBIADOR ROTATIVO (II)
1
1
1
=
+
U A hC A hF A
CM = N MM cpM,

hA
2
siendo N el número de rpm

ε = ε CC 1 −
U A=


1,93
/ C min ) 
1
9 (C M
siendo εCC la eficacia de un intercambiador
en contracorriente
hA* =
hA en C min
( normalmente 1 )
hA en C max
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XVIII.- INTERCAMBIADORES DE CALOR MÉTODO DE LA EFICIENCIA
XVIII.7.- INTERCAMBIADORES COMPACTOS
Intercambiadores líquido-gas (con mezcla a la salida)
hc depende de la forma de la aleta (lisa, ondulada, …)
Se aproxima por la de la batería de tubos liso
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