jueves, 21 de mayo de 2009

Máxima cantidad de calor que podría transmitir un intercambiador

Máxima cantidad de calor que podría transmitir un intercambiador

Si consideramos un intercambiador como el presentado en la figura, que tuviera una longitud infinita, las temperaturas de salida de los dos fluidos llegarían igualarse.


Este seria, pues, el intercambiador capas de trasmitir la mayor cantidad de calor entre los fluidos.
El calor cedido por el fluido caliente y recibido por el frio en la unidad de tiempo vendría expresado por:

Pmax= mc Cpc (tc1-t2)= mf Cpf (t2-tf1)

INTERCAMBIADORES CON CORRIENTE CRUZADA

INTERCAMBIADORES CON CORRIENTE CRUZADA

En la mayoría de los casos, en los intercambiadores que nos encontramos en la vida practica, los fluidos circulan perpendicularmente entre si o en direcciones aproximadamente ortogonales, que aceptaremos como perpendiculares.
Se dice entonces que los intercambiadores operan con corrientes cruzadas.
Un ejemplo clásico, de interés en refrigeración, es el que produce en los aerorrefrigeradores. En estos equipos, el aire es impulsado por los ventiladores e índice perpendicularmente sobre los tubos dotados de aletas.

Para el cálculo teórico para la potencia de calor intercambiado en estos equipos, se procede de la misma forma que hemos expuesto para intercambiadores de pasos múltiples. Es decir, se calcula la media logarítmica de la diferencia de temperatura, como si funcionasen en contra corriente, y se aplica un factor de corriente. Finalmente, estos dos valores se multiplican por la superficie de intercambio y por el coeficiente global de transferencia de calor, asignado al intercambiador.

Intercambiadores de paso simple


Un método que combina las características de dos o más intercambiadores y permite mejorar el desempeño de un intercambiador de calor es tener que pasar los dos fluidos varias veces dentro de un intercambiador de paso simple. Cuando los fluidos del intercambiador intercambian calor más de una vez, se denomina intercambiador de múltiple pasos . Sí el fluido sólo intercambia calor en una sola vez, se denomina intercambiador de calor de paso simple o de un solo paso. En la figura (6) se muestra un ejemplo de estos intercambiadores. Comúnmente el intercambiador de múltiples pasos invierte el sentido del flujo en los tubos al utilizar dobleces en forma de "U"en los extremos, es decir, el doblez en forma de "U" permite al fluido fluir de regreso e incrementar el área de transferencia del intercambiador. Un segundo método para llevar a cabo múltiples pasos es insertar bafles o platos dentro del intercambiador.


Prblema Butileno Sof







No anexo linck ya que es el sofware que nos proporciono el profesor gracias.

Reporte visita

El refrigerador funciona a base de un sistema o circuito cerrado de procesos, que opera gracias a un gas refrigerante. Este circuito, a grandes rasgos, consta de dos procesos, uno de compresión y otro de descompresión del gas, que lo hacen pasar de estado gaseoso a líquido y viceversa. Por medio de estos dos procesos, el refrigerador es capaz de generar frío para su interior y liberar el calor a través de la rejilla con que cuenta en la parte posterior, que también se denomina condensador. Para poder controlar estos procesos, los refrigeradores cuentan con un sistema de termostato para regular el frío de su interior, que controla el proceso de compresión del gas refrigerante.
Para comprender cómo funciona un refrigerador es necesario saber que, naturalmente, el calor fluye de un sistema de alta temperatura a uno de menor temperatura. Por lo tanto, lo que debe hacer un refrigerador es bastante complejo, ya que su función es realizar el proceso opuesto. Para realizar el proceso de enfriado, por medio de la energía eléctrica, el líquido refrigerante retira energía de calor que se encuentra dentro del refrigerador y del congelador, la que se encuentra alrededor de los 7 y los -10ºC de temperatura. Ésta sale al exterior por medio de la rejilla entre unos 25 y 30ºC. Es posible sacar la energía de calor debido a que el líquido refrigerante es muy volátil, es decir, puede pasar de estado líquido a gaseoso a temperaturas muy bajas. De este modo, el líquido refrigerante que ahora se encuentra en estado gaseoso se dirige al compresor. Allí, el gas es licuado debido a la presión ejercida y se calienta, pasando, nuevamente, a estado líquido. Luego, el líquido refrigerante debe pasar por la llamada válvula de expansión, donde una parte se enfría y la otra se evapora. De esta manera, se constituye un ciclo, el líquido vuelve para tomar energía de calor, para luego convertirse en gas y así sucesivamente.

Como sabemos este tipo de dispositivos son muy usados en nuestra casa pero también en el mercado de comida, tiendas de abarrotes, peleterías, cafeterías y restaurantes.
Esta visita la ice una de las populares peleterías en la ciudad como es la michoacana por políticas de la empresa no m permitieron tomar fotografías pero espero y esta información les sea de su agrado gracias por su atención.

miércoles, 20 de mayo de 2009

Problema 30 Butileno

30. ENFRIADOR DE BUTILENO LIQUIDO

Especificaciones generales del proceso:

Flujo caliente: Butileno liquido a 35 bar. De presión, flujo de 50 kg/s, que será enfriado desde una temperatura de entrada de 113 ªC hasta 38 ªC a un tanque de almacenamiento. No hay contaminación.
Refrigerante: Agua bien tratada desde una torre de enfriamiento a 27 ªC en verano y 17 ªC en invierno. La temperatura de salida no excederá 50 ªC. emplear una resistencia a la contaminación de 0.00018 (W/m2 K)-1. Sobre diseñar un 25% de superficie. Mantener una velocidad del flujo de 1.5 m/s como mínimo y 3 m/s como máximo para prevenir erosión. Para una caída de presión de 100 KPa existe una tolerancia de 10%.
Especificaciones de la construcción: Se requiere una longitud máxima de los tubos de 10m, los cuales serán de una aleación 0.5 de Cr en posición horizontal con arreglo multi tubular simple.
Tipo de intercambiador de calor y localización del fluido: debido a que el butano está a alta presión, se requiere una construcción de concha y tuvo. El agua se colocará a ¾” en tubos rectos para limpieza.

mh = 50 Kg/s
Ch = 2.26 Kj/Kg s
U =
D = ?
L = 10m
Cc= 4.18 Kg/s
mc = 155 Kg/s










































Diferencia de temperatura media logarítmica (LMTD)

INTERCAMBIADORES DE CALOR: DIFERENCIA MEDIA LOGARÍTMICA DE TEMPERATURAS

Un intercambiador de calor es cualquier dispositivo que facilita la transmisión de calor entre dos fluidos. El caso más sencillo es el de tubos concéntricos, en los cuales se dice que hay circulación en contracorriente cuando los dos fluidos se desplazan en sentido contrario, o circulación en paralelo, cuando lo hacen en el mismo sentido. En ellos, la temperatura de cada fluido varía constantemente con la posición, de modo que también lo hace la diferencia de temperaturas entre ambos.

Si la circulación es en corrientes paralelas, las temperaturas de los dos fluidos se aproximan, si bien en todo momento la temperatura del fluido caliente es siempre superior a las del frío, (figura 8.2). Si la circulación es en contracorriente, la variación de la diferencia de temperatura es menos acusada, siendo posible que el líquido caliente salga del intercambiador a una temperatura inferior a la de salida del líquido frío. Esta posibilidad permite extraer, por tanto, una mayor cantidad de calor del fluido caliente cando la circulación es en contracorriente.

En ambos casos, la velocidad de flujo de calor depende de una diferencia de temperaturas no constante, por lo que es necesario calcular el valor medio de la misma. Si se considera que el intercambiador es adiabático, es decir, que no hay pérdidas de calor al exterior ni tampoco cesión por parte de éste, que la cantidad de calor cedida por el fluido caliente, la ganada por el frío y la intercambiada por ambos son iguales, que el régimen de circulación es estacionario, que no hay cambio de fase, y que las capacidades caloríficas de ambos fluidos así como el coeficiente global son constantes, entonces puede hacerse la siguiente deducción.

Sea un elemento de superficie del intercambiador de área "dA", a través del cual se transmite una cantidad de calor δQ en la unidad de tiempo. En el contacto con dicho elemento de superficie el fluido caliente cede una cantidad de calor:

y el fluido frío recibe una cantidad de calor:

siendo ambas iguales a la cantidad de calor intercambiada:

donde U es el coeficiente global de transmisión de calor y ΔT= Ta – Tb la diferencia de temperatura entre los dos fluidos cuando se ponen en contacto a través del área dA.

De as ecuaciones (8.7) y (8.8) se deduce que:

Como se cumple que d(ΔT) = dTa-dTb, resulta que: d(ΔT)=Z δQ (8.11)

De la combinación de (8.9) y de (8.11), se obtiene: d(ΔT)/ΔT= Z U dA (8.12)

la cual, integrada para todo el cambiador, proporciona la siguiente:


en la que ΔT1 e ΔT2 son las difeencias de temperaturas entre los dos fluidos en los extremos del cambiador, y A el área total del mismo.
Por otra parte, por integración del ecuación (8.11) se obtiene: ΔT2-ΔT1= Z Q, la cual, al combinarla con la (8.13), nos proporciona la siguiente:



Como quiera que la cantidad de calor transferido en la unidad de tiempo se puede expresar en función de un valor medio de ΔT, resulta éste como la media logarítmica de los incrementos de temperatura en los extremos del cambiador.
Para las mismas temperaturas iniciales y finales de los dos fluidos, el valor medio logarítmico de ΔT es mayor para la circulación en contracorriente que para la circulación en paralelo.

Cuando el coeficiente U es variable desde un extremo a otro del cambiador, se llega a una expresión del tipo:


Es decir, se utiliza el valor medio logarítmico de UΔT, suponiendo que U varía linealmente con la caída de temperatura a lo largo de la superficie de calefacción.