Cambiadores de calor

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Cambiadores de calor: dispositivo diseñado para facilitar el intercambio de calor entre dos fluidos a distinta T. Aplicaciones: calentamiento d espacios,acondicionamient d edificios; produccion de potencia(e.electrica);aporte de calor a corrientes de proceso(vapor);eliminación de calor de corrientes de proceso(agua o aire);recuperacion de calor residual(integracion energetica d corrientes). Tipos de cambiadores en función del tipo de contacto: - Regenaradores: circulación alternativa del fluido frío y caliene x el mismo espacio dl cambiador(nucleo o matriz).Este nucleo sirve como dispositivo d almacenamient temporal d energia.Dos tipos:matriz fija y matriz rotativa. - Recuperador o cambiador cerrado:circulación simultanea de fluido frío y caliente x el dispositivo, separacion de ambos por una pared solida. -Cambiador abierto o d contacto directo:circulacion simultanea y con mezcla del fluido frio y caliente(ej:torres refrigeracion,cntrals termicas..). Tipos d flujos en cambiadores: flujo contracorriente,paralelo,cruzado(con mezcla), cruzado (sin mezcla). Tipos d camb. segun tipo d construccion: -Cambiador de tubos concentricos: utiles para peqeñas superficies de intercambio. -Cambiador d carcasa y tubos: carcasa estanca en la q se situa un banco de tubos(un fluido x la carcasa y otro x los tubos).Mayor area x volumen de cmbiadr. En funcion dl flujo: revertido:utilizacion de pantallas o tabiqes deflectores para mejorar h n el lado d la cacasa; flujo cruzado:flujo perpendicular al eje d los tubos, con y sin mezcla. En funcion nº pasos n-n'(carcasa-tubos): flujo simple (1-1), flujo multiple(1-2) y (2-4). -Cambiador de placas y marcos: formado x un bastidor(placa fija mas placa movil) q presiona placas cn juntas para dirigir el fluido. distancia entre placas↓↓ →↑V → ↑turbulencia. Superficie d las placas acanalada → ↑A y turbulencia. -Cambiador compacto:formados x bancos muy densos d tubos unidos x placas. Elevada relacion area contacto/volumen (>700 m2/m3).Al mens un fluido es gas.

U2.Coeficientes globales de transp de calor: Analisis termico de cambiadores→Q=f(U:coef global d trans d calor,A:sup de contacto,F.I: dif de T entre fluido frio y caliente). Objetivo: calculo coef global de trans d calor a partir  d las resistencias al transporte del sistema. Sistema: elemento diferencial d conduccion cilindrica por la q circula un fluido frio e intercambia calor con un fluido caliente en el exterior.Regimen estacionario→Qtotal=Qf.cal=Qtubo=Qf.frio=cte

dQ=T'-T'p/(1/h'·dA')=T'p-T''p/(e/k·dAml)=T''p-T''/(1/h''·dA'')=T'-T''/(1/U·dA)

1/U=(1/h'·(dA'/dA))+(e/k·dAml/dA)+(1/h''·dA''/dA)

Si e ↓↓ →1/U=1/h'+e/k+1/h''→U=U'=Uml=U''

Consideraciones d diseño:Aumento d eficacia: aumento d la velocidad d transprt (utiles si ↑ d vel tpte. compensa ↑costes): métodos activos(requieres consumo de energia externa, ej:agit fluido..); metodos pasivos:aumentan superficie de T.Q,implican consumo extra de energía por aument d perdida d carga., ej:aletas..).  El aumento d eficacia,vel d tpte o de U permite: 1.reducir el area de tpte(eqipo menor tamaño), 2.aumentar caudal d fluido, 3.trabajar cn fuerzas impulsoras menores.

Ubicacion d los fluidos: fluido mas sucio,el d mayor presion,el mas corrosivo(por tubos), flujo cruzado ↑hc:fluido con ↓hc por carcasa. Si no hay beneficio obvio:probar ambos diseños.

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