Intercambiadores de Calor. Análisis de los Intercambiadores de Calor.

Intercambiadores de Calor.
Análisis de los Intercambiadores de Calor.
Método de la Diferencia de Temperatura Media
Logarítmica.
De los métodos usados en el análisis de los
intercambiadores de calor, el de la diferencia de
temperatura media logarítmica (LMTD) es el más
adecuado para determinar el tamaño de un
intercambiador cuando se conocen todas las
temperaturas de entrada y salida.
En el método de la LMTD,
LMTD la razón de la transferencia
de calor se determina a partir de,
Transferencia de Calor
1
Intercambiadores de Calor.
Análisis de los Intercambiadores de Calor.
& = U ⋅ A ⋅ ∆T
Q
ml
∆T1 − ∆T2
∆Tml =
 ∆T1 

ln
 ∆T2 
∆Tml es la diferencia de temperatura media
logarítmica,
tmica la cual es la forma apropiada de la
diferencia de temperatura promedio para usarse en el
análisis de los intercambiadores.
En este caso, ∆T1 y ∆T2 representan las diferencias de
temperatura entre los dos fluidos en dos extremos (de
entrada y de salida) del intercambiador.
Transferencia de Calor
2
Intercambiadores de Calor.
Análisis de los Intercambiadores de Calor.
Una caso particular es cuando
∆T1 = ∆T2, la diferencia de
temperatura
media
logarítmica,
tmica en este caso es,
→ ∆Tml = ∆T1 = ∆T2
A continuación se analizan
diferentes
configuraciones
para intercambiadores de calor
mas comunes,
Transferencia de Calor
3
Intercambiadores de Calor.
Análisis de los Intercambiadores de Calor.
Intercambiadores de calor de tubo doble,
doble flujo
paralelo.
∆Tml, FP =
∆T1 − ∆T2
 ∆T1 

ln
 ∆T2 
& = U ⋅ A ⋅ ∆T
Q
ml, FP
Transferencia de Calor
4
Intercambiadores de Calor.
Análisis de los Intercambiadores de Calor.
Intercambiadores de calor de tubo doble,
doble a
contraflujo.
∆Tml, CF =
∆T1 − ∆T2
 ∆T1 

ln
 ∆T2 
& = U ⋅ A ⋅ ∆T
Q
ml, CF
Transferencia de Calor
5
Intercambiadores de Calor.
Análisis de los Intercambiadores de Calor.
Intercambiadores de Calor de pasos múltiples y de
flujo cruzado.
Para los intercambiadores de flujo cruzado (compactos) y
de tubos y coraza de pasos múltiples la diferencia de
temperatura media logarítmica esta relacionada con la
correspondiente al contraflujo ∆Tml, CF como,
∆Tml, F = F ⋅ ∆Tml, CF
en donde F es el factor de corrección, que depende de la
configuración geométrica del intercambiador y de las
temperaturas de entrada y salida de las corrientes de los
fluidos caliente y frió.
Transferencia de Calor
6
Intercambiadores de Calor.
Análisis de los Intercambiadores de Calor.
∆Tml, CF
Transferencia de Calor
∆T1 − ∆T2
=
 ∆T1 

ln
 ∆T2 
& = U ⋅ A ⋅ F ⋅ ∆T
Q
ml, CF
7
Intercambiadores de Calor.
Análisis de los Intercambiadores de Calor.
Transferencia de Calor
8
Intercambiadores de Calor.
Análisis de los Intercambiadores de Calor.
Transferencia de Calor
9
Intercambiadores de Calor.
Análisis de los Intercambiadores de Calor.
Transferencia de Calor
10
Intercambiadores de Calor.
Análisis de los Intercambiadores de Calor.
Transferencia de Calor
11
Intercambiadores de Calor.
Análisis de los Intercambiadores de Calor
Ejemplo 5.2.- Determine el área de transferencia de
calor necesaria en un intercambiador de calor si se
desea enfriar 1000 kg/h de aceite (cp= 2 J/gK) de 80 a
60ºC. El aceite fluye dentro de tubo (s) de cobre de 2,54
cm de diámetro exterior. Para lograra el enfriamiento se
dispone de 1000 kg/h de agua (cp, = 4,18 J/gK) a 25ºC.
Supóngase que el coeficiente total de transferencia de
calor basado en el área exterior de los tubos es de 500
W/m2K. Para las siguientes configuraciones
a) Intercambiador de doble tubo, flujo paralelo.
b) Intercambiador de doble tubo, contraflujo.
c) Intercambiador de tubo y coraza, con dos pasos de
tubos.
Transferencia de Calor
12