Caso 2
El sistema hidráulico de una turbina requiere enfriar el aceite lubricante. El aceite (fluido caliente) entra a 85 °C y debe salir a
45 °C. Para ello se usa agua de río a 12 °C, con un caudal de 8 kg/s. El flujo de aceite es de 3.5 kg/s. Se propone un
intercambiador de placas con flujo contracorriente.
Datos adicionales:
Intercambiador de placas con placas de acero inoxidable de 0.5 mm de espesor, longitud de placa 0.6 m y ancho 0.2 m.
Placas separadas 3 mm entre sí.
Número de placas: 40.
Propiedades:
Aceite: Cp = 2100 J/kgK, M = 0.12 Pa-s, p = 890 kg/m3.
Coeficiente global estimado: U = 450 W/m2K.
Preguntas:
1. Determine la temperatura de salida del agua.
2. Calcule el área de intercambio necesaria usando el método del P-NTU corregido para intercambiadores de placas.
3. Determine si el área disponible es suficiente.
4. Calcule la caída de presión en ambos canales, asumiendo régimen laminar para el aceite y turbulento para el agua (use
fórmulas adecuadas para placas planas).
5. Justifique si el diseño propuesto es viable. ¿Qué ajustes propondría si la presión en el lado del aceite supera los 150 kPa?
¿El área es suficiente?
R: Comparando con bibliografías de intercambiadores de placas utilizadas, las áreas áreas
calculadas si son suficientes ya que existen intercambiadoras de las medidas necesarias, en
este caso de 15 m2 y 5 m2. sin embargo, en el caso de los 14 m2 se esta tomando un caso muy
conservador ya que se toma una cantidad pequeña de transferencia de calor por unidad de área,
Mientras que investigando sobre el tipo de intercambiador que tenemos pudimos corroborar
Que este tiene una gran cantidad de transferencia de calor por unidad de área.
¿Qué ajustes proporciona si la presión en el lado del aceite supera los 150 KPa?
R: Al superar los 150Kpa, se propone aumentar el número de placas lo cual disminuye la
velocidad másica superficial (G) , teniendo un flujo menos turbulento y además, al ser un
término cuadrático en la fórmula de ∆P, disminuiría considerablemente la caída de presión.
Bibliografía:
Hisaka Works, Ltd. (n.d.). Plate heat exchangers product catalog.
https://www.hisaka.co.jp/english/phe/
https://www.hisaka.co.jp/english/phe/
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