UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN

“Intercambiador de calor de doble tubo”

LEM III

Sixto Berrocal Ana María

Benítez Escamilla Daniel

Grupo: 1558

Cuestionario previo #1. “Intercambiador de calor de doble tubo”

1. Describa los diferentes usos de los equipos de transferencia de calor.Para determinar la importancia del uso de los diferentes equipos de transferencia de calor, se debe tomar en cuenta que este tipo de equipos, son los responsables de llevar a cabo la recuperación y aprovechamiento de la energía del proceso, pues de estos aparatos, depende en buen grado la operación satisfactoria y la frecuencia de mantenimiento, ya sea predictivo, preventivo o correctivo. Además de la distribución de flujo.De acuerdo al tipo de equipo:

a) Cambiador de calor de tubo concéntrico: se usa sólo para servicios en los que se transfiere bajas cargas térmicas. Se usa para calentar o enfriar fluidos sin que lleguen a presentar un cambio de fase

b) Cambiadores de calor de haz y envolvente: son los más usados en la industria del proceso, ya que se debe usar cuando considera tres componentes principales: el cabezal de entrada, la envolvente o carcaza y el cabezal de retorno.

c) Torres de Enfriamiento: se utilizan ampliamente para desechar en la atmósfera el calor que se origina de los procesos industriales.

d) Regeneradores: se aplica a un tipo de flujo periódico, donde el mismo espacio es ocupado sucesivamente por los gases calientes y fríos, donde enseguida ocurre la transferencia de calor.

2. Realice un esquema de un intercambiador de doble tubo y sus características distintivas.

CARACTERÍSTICAS:Una vez explicado que sólo se usa para servicios que se transporta bajas cargas

térmicas, las cuales estas son del orden 1 millón de BTUhr

.

Además, no son frecuentes en la industria de refinación, pero en la petroquímica y farmacéutica si se encuentra más a menudo. Enfrían o calientan fluidos sin presentar cambios de fase.

3. Explique brevemente cómo se calcula el diámetro equivalente en una sección anular.

Normalmente se utiliza para calcular el factor de fricción sobre los equipos de transmisión de calor. El diámetro equivalente se define como igual a 4 veces el radio hidráulico, donde éste se representa como rH, y se define como la relación entre el área de la sección transversal de la conducción y el perímetro mojado, por lo tanto:

rH=SLp

Siendo:S=secció n transversalde la conducci ón

Lp=per í metrode la conducci ónencontacto conel fluido

Por lo tanto, para el caso de un tubo circular, el radio hidráulico es:

rH=

πD2

4πD

=D4

El diámetro equivalente es D4

o simplemente D.

Para la sección anular, que este se presenta entre dos tuberías concéntricas, el radio hidráulico es:

rH=

π Do2❑

4π Do

−

π D12❑

4π D1

=Do

❑−D1❑

4

Siendo Do❑ y D1

❑ los diámetros interior y exterior del anillo. El diámetro equivalente

de una sección anular, es por consiguiente, la diferencia entre los diámetros.

4. Escriba las correlaciones utilizadas para el cálculo de los coeficientes de película para doble tubo así como el coeficiente global de transferencia de calor teórico.

La determinación del valor del coeficiente de transferencia de calor, se resuelve por medio de correlaciones experimentales, donde estas se expresan en forma de gráficas, nomogramas o a través de expresiones matemáticas cerca de la vecindad

de la superficie y una película del fluido, donde en esta película la transferencia de calor se da por conducción, esto es:

Q=hA (T 1−T 2)Siendo h el coeficiente de película de transferencia de calor

h [¿ ]kcal

m2h°C

Para el cálculo de coeficientes de película, se lleva a cabo desde una superficie al fluido, las corrientes de convección desaparecen

Para coeficiente global de transferencia de calor teórico, se utiliza la ecuación especial para agua.

5. Describa detalladamente cómo determinará experimentalmente los coeficientes globales de transferencia de calor.

Como se ha mencionado, el coeficiente depende de las correlaciones y sobre todo del tipo de flujo que se maneje, sin embargo para el coeficiente global, es necesario hacer uso de la ecuación especial del agua, donde esta es:

h=2280(1.352+0.0198 )u0.8

D 0.2

Donde:T [¿ ] ° C

h [¿ ]kcal

m2h°C

u [¿ ]−ms

D [¿ ] cmYa que esto se presenta en fluidos que se mueven en el espacio anular de 2 tubos concéntricos. Además, se deben tener dos temperaturas donde ha ocurrido la transferencia de calor, es decir la inicial y la final, la velocidad con la que se transporta el flujo, basado en las medidas del intercambiador, que en este caso es un intercambiador de calor de doble tubo.

6. Elabore el diagrama de flujo del equipo instalado en el laboratorio.

No es posible elaborar un diagrama de flujo del intercambiador de calor de doble tubo, ya que este no esta instalado en el laboratorio, y por lo tanto no se puede realizar la práctica.

BIBLIOGRAFÍA

1. Valiente Balderas, Antonio. Manual del Ingeniero Químico, Ed. Grupo Noriega Editores, Primera Edición, México, 1993, pp. 296, 300, 321, 322 y 323

2. Mc Cabe,Smith y Harriott., Operaciones Básicas del Ingeniero Químico, Edi. Mc Graw Hill, 4ª Edición, 1991 pp. 296 y 297.