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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA CARRRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA MÁQUINAS TÉRMICAS I Nombre: Aguilar C. Ronny I. Fecha: 16/11/20

Grupo: 9_G_2 Tema: Deber_1 Intercambiadores de Calor

11-1C Clasifique los intercambiadores de calor según el tipo de flujo y explique las características de cada tipo Los intercambiadores de calor se clasifican según el tipo de flujo en disposición de flujo paralelo, contraflujo y flujo cruzado. En flujo paralelo, los fluidos fríos y calientes ingresan al intercambiador de calor por el mismo extremo y se mueven en la misma dirección. En contracorriente, los fluidos fríos y calientes ingresan al intercambiador de calor en extremos opuestos y fluyen en dirección opuesta. En flujo cruzado, las corrientes de fluido frío y caliente se mueven perpendicularmente entre sí.

11-2C ¿Cuándo un intercambiador de calor se clasifica como compacto? ¿Piensa el lector que un intercambiador de tubo doble se puede clasificar como compacto? Un intercambiador de calor se clasifica como compacto si β> 700 m2 / m3 o (200 ft2 / ft3) donde β es la relación entre el área de la superficie de transferencia de calor y su volumen, que se denomina densidad de área. La densidad de área para el intercambiador de calor de doble tubería no puede ser del orden de 700. Por lo tanto, no se puede clasificar como un intercambiador de calor compacto. 11-3C ¿Qué es un intercambiador regenerativo de calor? ¿En qué se diferencia un intercambiador del tipo estático de uno del tipo dinámico? El intercambiador de calor regenerativo implica el paso alterno de las corrientes de fluido frío y caliente a través de la misma área de flujo. El intercambiador de calor regenerativo de tipo estático es básicamente una masa porosa que tiene una gran capacidad de almacenamiento de calor, como una malla de alambre cerámico. Los fluidos calientes y fríos fluyen a través de esta masa porosa alternativamente. El calor se transfiere del fluido caliente a la matriz del regenerador durante el flujo del fluido caliente y de la matriz al fluido frío. Por tanto, la matriz sirve como medio de almacenamiento temporal de calor.

11-4C ¿Cuál es el papel de los desviadores en un intercambiador de tubos y coraza? ¿De qué manera la presencia de los desviadores afecta la transferencia de calor y las necesidades de potencia de bombeo? Explique. En los intercambiadores de carcasa y tubos, los deflectores se colocan comúnmente en la carcasa para obligar al fluido del lado de la carcasa a fluir a través de la carcasa para

mejorar la transferencia de calor y mantener un espacio uniforme entre los tubos. Los deflectores interrumpen el flujo de fluido y se necesitará una mayor potencia de bombeo para mantener el flujo. Por otro lado, los deflectores eliminan los puntos muertos y aumentan la tasa de transferencia de calor.

11-5C Dibuje un intercambiador de calor de tubos y coraza de 1 por la coraza y 6 pasos por los tubos. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de usar seis pasos por los tubos en lugar de sólo 2 del mismo diámetro? El uso de pasadas de seis tubos en un intercambiador de calor de carcasa y tubos aumenta el área de superficie de transferencia de calor y aumenta la tasa de transferencia de calor. Pero también aumenta los costes de fabricación.

11-6C Dibuje un intercambiador de calor de tubos y coraza de 2 pasos por la coraza y 8 pasos por los tubos. ¿Cuál es la razón primaria para usar tantos pasos por los tubos? El uso de tantos tubos aumenta la superficie de transferencia de calor, lo que a su vez aumenta la tasa de transferencia de calor.

11-7C ¿En qué se diferencia un intercambiador de calor de flujo cruzado de uno a contraflujo? ¿Cuál es la diferencia entre los fluidos de flujo mezclado y no mezclado en el flujo cruzado? En los intercambiadores de calor a contraflujo, los fluidos fríos y calientes se mueven paralelos entre sí, pero ambos ingresan al intercambiador de calor en extremos opuestos y fluyen en dirección opuesta. En los intercambiadores de calor de flujo cruzado, los dos fluidos generalmente se mueven perpendiculares entre sí. Se dice que el flujo cruzado no está mezclado cuando las aletas de la placa fuerzan al fluido a fluir a través de un espaciado entre aletas particular y evitan que se mueva en la dirección transversal. Cuando el fluido puede moverse libremente en la dirección transversal, se dice que el flujo cruzado está mezclado.

11-8C ¿Cuáles son los mecanismos de transferencia de calor que intervienen durante esa transferencia del fluido caliente hacia el frío? El calor se transfiere primero del líquido caliente a la pared por convección, a través de la pared por conducción y de la pared al líquido frío nuevamente por convección.

11-9C ¿En qué condiciones la resistencia térmica del tubo de un intercambiador de calor es despreciable? Cuando el grosor de la pared del tubo es pequeño y la conductividad térmica del material del tubo es alta, que suele ser el caso, la resistencia térmica del tubo es insignificante.

11-10C Considere un intercambiador de calor de tubo doble y flujo paralelo de longitud L. Los diámetros interior y exterior del tubo interior son D1 y D2 , respectivamente, y el diámetro interior del tubo exterior es D3 . Explique cómo determinaría las dos áreas superficiales de transferencia de calor, Ai y A0 . ¿Cuándo resulta razonable suponer que Ai  A0  As ?

Las áreas de la superficie de transferencia de calor son Ai =  D1 L y A0 =  D2 L . Cuando el grosor del tubo interior es pequeño, es razonable suponer. Ai  A0  As

11-11C ¿Cómo se toma en cuenta la resistencia térmica debida a la incrustación en un intercambiador? ¿De qué manera la velocidad del fluido y la temperatura influyen sobre la incrustación? El efecto del ensuciamiento en una transferencia de calor está representado por un factor de ensuciamiento Rf. Su efecto sobre el coeficiente de transferencia de calor se explica mediante la introducción de una resistencia térmica Rf / As. El ensuciamiento aumenta al aumentar la temperatura y disminuir la velocidad

11-12C ¿Cuáles son las restricciones con respecto a la relación UAs = Ui Ai = U0 A0 para un intercambiador de calor? En este caso, As es el área superficial de transferencia de calor y U es el coeficiente de transferencia de calor total. Ninguno porque van a ser iguales por lo que no habrá restricciones.

11-13C En un intercambiador de tubo doble y de pared delgada, ¿cuándo resulta razonable la aproximación U = hi? En este caso, U es el coeficiente de transferencia de calor total y hi es el coeficiente de transferencia de calor por convección adentro del tubo. Cuando uno de los coeficientes de convección es mucho menor que el otro hi ¨ h0 , y Ai  A0  As . Entonces tenemos (1 / hi  1 / h0 ) y así Ui = U0 = U  hi .

11-14C ¿Cuáles son las causas comunes de incrustación en un intercambiador de calor? ¿Cómo afecta la incrustación a la transferencia de calor y a la caída de presión? El tipo más común de ensuciamiento es la precipitación de depósitos sólidos en un fluido en las superficies de transferencia de calor. Otra forma de incrustaciones es la corrosión y otras incrustaciones químicas. Los intercambiadores de calor también pueden verse ensuciados por el crecimiento de algas en fluidos calientes. Este tipo de incrustación se denomina incrustación biológica. El ensuciamiento representa una resistencia adicional a