Marco Teórico Intercambiadores De Calor Karol 3u335x

Marco teórico La transmisión de calor: La transmisión de calor es un fenómeno muy conocido e importante. Las leyes de la transmisión de calor son determinantes para el dimensionamiento de numerosos aparatos útiles en la industria: generadores, hornos, recalentadores, intercambiadores, enfriadores, condensadores. El calor se transmite entre dos puntos bajo la influencia de una diferencia de temperatura. Estas transmisiones calor se efectúa por tres fenómenos diferentes: conducción, convección y radiación.  

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Conducción: consiste en un intercambio de calor (energía cinética) entre dos moléculas las cuales una está a mayor temperatura que la otra. El calor se transmite sin que haya un desplazamiento de partículas de materia. La convección: es la transmisión de calor por movimiento real de las moléculas de una sustancia. Este fenómeno sólo podrá producirse en fluidos en los que por movimiento natural (diferencia de densidades) o circulación forzada (con la ayuda de ventiladores, bombas, etc.) puedan las partículas desplazarse transportando el calor sin interrumpir la continuidad física del cuerpo. La radiación: Es una forma de emisión de ondas electromagnéticas (asociaciones de campos eléctricos y magnéticos que se propagan a la velocidad de la luz) que emana todo cuerpo que esté a mayor temperatura que el cero absoluto. El ejemplo perfecto de este fenómeno es el planeta Tierra. Los rayos solares atraviesan la atmósfera sin calentarla y se transforman en calor en el momento en que entran en o con la tierra.

Régimen transitorio y régimen permanente:  

Régimen transitorio: la temperatura en cada punto a lo largo del objeto varia constantemente con el tiempo, siendo distintos en unos puntos y en otros Régimen permanente: las temperaturas en cada punto se mantienen constantes y novarían con el tiempo

Régimen de flujo: Las leyes que rigen la transmisión de calor dependen de la hidráulica, esto quiere decir que los intercambiadores son dependientes del régimen de flujo de los fluidos. Como ya revisamos el termino de convección sabemos que entre más se muevan las partículas mayor será la transferencia térmica por convección. Éntrelos regímenes de flujo están.

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Régimen laminar: Un régimen es laminar cuando considerando en ella capas fluidas, estas se deslizan unas respecto a otras con diferente velocidad. Este régimen se forma a velocidades bajas. Aquí no existen movimientos transversales ni torbellinos

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Régimen transitorio: hay una cierta mezcla de películas debido a la formación de torbellinos locales que se multiplican cada vez que aumenta el flujo Régimen turbulento: consiste en un conjunto de torbellinos de diferentes tamaños que coexisten en la corriente del fluido. Continuamente se forman torbellinos grandes que se rompen en otros más pequeños. El tiempo máximo del torbellino es del mismo orden que la dimensión mínima de la corriente turbulenta.

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Intercambiadores térmicos: Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor entre dos fluidos, o entre la superficie de un sólido y un fluido en movimiento. Son elementos fundamentales en los sistemas de calefacción, refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico, además de en aparatos de la vida cotidiana como calentadores, frigoríficos, calderas, ordenadores, el radiador del motor de un automóvil, etc. No es posible caracterizar los intercambiadores de calor que usan los ingenieros químicos mediante un diseño único; de hecho, existe una gran variedad de estos equipos. Sin embargo, la única característica que es común en la mayor parte de los intercambiadores de calor, es la transferencia de calor desde una fase caliente hasta una fase fría, manteniéndolas fases separadas mediante un límite sólido.

Existen varios tipos de intercambiadores térmicos entre esos están: Intercambiador monotubular: son los intercambiadores más sencillos, están constituidos por dos tubos concéntricos de diámetros diferentes. Uno de los fluidos fluye por el interior del tubo de diámetro menor y el otro fluye por el espacio anular entre los dos tubos En el laboratorio está constituido por 4 cambiadores monotubo de vidrio/inox de longitud unitaria 1m montados en serie. Este cambiador permite la visualización de gradientes de temperaturas en los circuitos frio y caliente.

Intercambiador multibular: Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos están compuestos por tubos cilíndricos, montados dentro de una carcasa también cilíndrica, con el eje de los tubos paralelos al eje de la carcasa. Un fluido circula por dentro de los tubos, y el otro por el exterior (fluido del lado de la carcasa). Son el tipo de intercambiadores de calor más usado en la industria

Intercambiador de placas: Un intercambiador de calor de placas consiste en una sucesión de láminas de metal armadas en un bastidor y conectadas de modo que entre la primera y la segunda placa circule un fluido, entre la segunda y la tercera otro, y así sucesivamente. Estas placas están separadas por juntas, fijadas en una coraza de acero. La circulación de estos fluidos puede tener diferentes configuraciones, en paralelo y contracorriente.

Intercambiador de serpentin: En este tipo existe un recipiente donde va sumergido un serpentín que es un tubo que puede ser de acero al carbón, acero inoxidable o cobre, este tubo se encuentra generalmente doblado, curvado o en espiral para tratar de aprovechar al máximo el espacio y que exista una máxima superficie de transferencia de calor.

Medidores de flujo por variación de área: Los medidores de caudal de área variable se deben instalar verticalmente. Su principio de funcionamiento se basa en un flotador que cambia de posición dentro de un tubo de área variable. El que usaremos será: Rotámetros: Este consiste en un flotador cilíndrico, más denso que el fluido, colocado dentro de un tubo cónico vertical con el área menor abajo y el área mayor arriba. Al pasar el flujo de abajo hacia arriba levanta el flotador con lo cual la posición de este será proporcional al flujo.

Potencia del fluido: Medida de la energía que el fluido recibe o entrega en el intercambiador térmico, la potencia térmica en un fluido en estado liquido depende del caudal masico y de la diferencia entre las temperaturas de entrada y salida.

Para el fluido frio (MIRAR LAS FOTOS) NUMERO DE REYNOLDS: El número de Reynolds se puede definir como la relación entre las fuerzas inerciales (o convectivas, dependiendo del autor) y las fuerzas viscosas presentes en un fluido. Éste relaciona la densidad, viscosidad, velocidad y dimensión típica de un flujo en una expresión adimensional, que interviene en numerosos problemas de dinámica de fluidos. Dicho número o combinación adimensional aparece en muchos casos relacionado con el hecho de que el flujo pueda considerarse laminar (número de Reynolds pequeño) o turbulento (número de Reynolds grande).