INTERCAMBIADORES DE CALOR

INTERCAMBIADORES DE CALORintegrantes:Juan Sebastin bonilla Martnez.Natalia Pez soto.Recuperacin de Calor Residual

Figura 1. Sistema de Generacin de energaRecuperacin de Calor Residualel calor se transfiere a un ritmo Q (la carga de la caldera) por la temperatura media del lquido Caliente Ts, a la temperatura del fluido de trabajo Th. el fluido de trabajo a continuacin, intercambia calor con el condensador a una temperatura T2. si hacemos caso omiso de friccin mecnica y las fugas de calor, el trabajo reversible disponible desde Q a una temperatura Ts, con la condensacin (fro) a la temperatura T2 es:

Recuperacin de Calor ResidualEl trabajo reversible disponible en el condensador usando la temperatura del fluido de trabajo Th (valor medio) y la temperatura del disipador trmico T2 es,

Por tanto, la potencia ideal de la caldera se puede encontrar mediante la sustraccin de W2 - W1:

Recuperacin de Calor ResidualEn esta expresin Ts y T2 son normalmente especificadas, y Th es la variable que se ajusta. Si Q se expresa en Btu/h, y los gastos de operacin son Cop, entonces el valor de la potencia disponible permite calcular el costo de operacin como:

Donde: n = eficiencia global del sistema (0,7 es tpico) y = nmero de horas por ao de funcionamiento. CH= Es un amalgama del valor de la potencia en $ /kWh Es necesaria la conversin de factores para que tengan un conjunto coherente de unidades.

Recuperacin de Calor ResidualSe pueden ver, mediante la ecuacin anterior, que C es minimizada por valor de Th = Ts (Infinitesimal el valor del delta T de la caldera). Sin embargo, pasa a incrementar el rea de transferencia trmica de la caldera en una rea infinita, como se puede observar en el clculo del rea:

Deja que el costo por unidad de rea del intercambiador Ca y el factor de anualizacin para la inversin de capital se denota por r. A continuacin, el costo de capital anual de la caldera.

Recuperacin de Calor ResidualPor ltimo, la funcin objetivo que debe reducirse con respecto a Th, la temperatura del fluido de trabajo, es la suma de los gastos de operacin y los costos del rea superficial:

Para obtener una expresin para el mnimo de f, nosotros diferenciamos la ecuacin anterior con respecto a Th, e igualamos la derivada a cero obteniendo:

Al resolver la ecuacin de segundo grado para el Th, obtenemos:

Q se anula en ambos trminos. Al reordenar, la ecuacin de segundo grado es:

Recuperacin de Calor Residual

La solucin de la ecuacin anterior si Th < Ts es:

Swearingen y Ferguson presentaron la siguiente ecuacin para determinar el Delta T que se presenta en la caldera, que puede ser expresada implcitamente como:

Recuperacin de Calor Residual

Un sistema con Ca,= $ 25/ft2, un costo de energa de $0,06 /kWh (CH = 1,76 X10 ^-5) U = 95 Btu/h R ft2, y = 8760 h/ao, r = 0,365 , n = 0.7 , T2= 600 R y Ts=790 R, Cuanto es el Th ptimo?

Ejemplo:Datos inicialesCa ($/ft2)25Ch1,76E-05U (Btu/h R Ft2)95y (h/ao)8760r0,3650,7T2 (R)600Ts (R)790RESULTADOS.16151,6229,1251-26,14E+032*1*ts9719563,391*Ts^23839227540RESULTADOSTh1(R)821,64Th2 (R)760,70T29,30