TEMA II-3: INTERCAMBIADORES DE CALOR
Contenido:
1. Definición
2 Cl ifi ió2. Clasificación
3. Diseño de intercambiadores
4. Método de la DTML
5. Método ε-NTU
6. Intercambiadores de carcasa y tubos
7 Intercambiadores de placas (práctica ICP)7. Intercambiadores de placas (práctica ICP)
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 1
TEMA II-3: INTERCAMBIADORES DE CALOR
Objetivos:
Clasificar los diferentes tipos de intercambiadores según diversos criterios
Señalar los parámetros influyentes en el diseño de un intercambiador
R li ál l d i t bi d t t i l dRealizar cálculos de intercambiadores, tanto a nivel de análisis como de diseño
Describir los elementos básicos de los intercambiadores deDescribir los elementos básicos de los intercambiadores de carcasa y tubos y de placas
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 2
1. DEFINICIÓN
Intercambiador de calorIntercambiador de calorDispositivo utilizado para el intercambio de energía calorífica entre dos corrientes de fluido a diferente temperatura
U ilid dUtilidadLlevar a corrientes de fluido a la temperatura adecuada para un cierto procesopara un cierto proceso
Condensar vapores
Evaporar líquidosEvaporar líquidos
Evacuar calor desde/hacia la atmósfera En ciclos de potenciap
En ciclos de refrigeración
Recuperar calor residual
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 3
1. DEFINICIÓN
Destilación del petróleo N hthDestilación del petróleoTop pumparound
Naphthaand gases
KeroseneE2Desalter
Top pumpd
Lightgas oil
Heavy gas oil on
to
wer
Bottom
Kerosene
E2 E3E5
around
Heavyil
Heavy gas oil
Dis
tilla
tioBottom
pumparound
E4
E5
Kerosene
Fu
rnac
e gas oil
Light gas oil
D
E1
E4 F
R d d
Bottom pumparound
E5 E6
St
Reducedcrude
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 4
Storage Reduced crude
TEMA II-3: INTERCAMBIADORES DE CALOR
Contenido:
1. Definición
2 Cl ifi ió2. Clasificación
3. Diseño de intercambiadores
4. Método de la DTML
5. Método ε-NTU
6. Intercambiadores de carcasa y tubos
7 Intercambiadores de placas (práctica ICP)7. Intercambiadores de placas (práctica ICP)
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 5
2. CLASIFICACIÓN
Según el proceso de transferenciag pDe transferencia directa: Paso simultáneo de los fluidos frío y caliente
• Flujo paralelo o equicorriente: • Flujo en contracorriente:• Flujo paralelo o equicorriente:1 2
EF
1 2SF
• Flujo en contracorriente:
T SF
EC SC
T EF
SCEC
Fluido caliente
T
Fluido caliente
T
ΔT
Fluido frío
x
Fluido frío
ΔTxΔT ΔT
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 6x x
2. CLASIFICACIÓN
Según el proceso de transferenciag pDe transferencia directa:
• Flujo cruzado
x
y
x
y
Mezclado
Sin Mezclar Sin mezclar
T(x)
Sin mezclarT(x y)Sin mezclar T(x,y)
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 7
2. CLASIFICACIÓN
Según el proceso de transferencia Aire + Aguag pDe mezcla: las dos corrientes de fluido que intercambian calor se mezclan en un cierto gradomezclan en un cierto grado
Agua
Aire
Agua
Regenerativos: El contacto térmico entre corrientes no es simultáneo
Agua
entre corrientes no es simultáneo, sino alternativo. Existe un elemento adicional mediante el cual se transmite calor de una corriente atransmite calor de una corriente a otra.
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 8
Otros: con combustión...
2. CLASIFICACIÓN
Según su disposición constructivag pTubulares
• Concéntricos: Sistema de TC cilíndrico. Equicorriente o contracorriente puro Pequeño tamañocontracorriente puro. Pequeño tamaño
• De carcasa y tubos:De carcasa y tubos:
1 paso por carcasa y 1 por tubosy p
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 9
2. CLASIFICACIÓN
Según su disposición constructivag pTubulares
• De carcasa y tubos: Existen diferentes configuraciones, según el número de veces que el fluido cruza el intercambiador
1 paso por carcasa1 paso por carcasa y 2 por tubos (1-2)
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 10
2. CLASIFICACIÓN
Según su disposición constructivag pTubulares
• De carcasa y tubos:
2 pasos por carcasa y 4 por tubos (2-4)
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 11
2. CLASIFICACIÓN
Según su disposición constructivag pDe placas
• Rectangulares:
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 12
2. CLASIFICACIÓN
Según su disposición constructivag pDe placas
• En espiral
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 13
2. CLASIFICACIÓN
Según su disposición constructivaDe superficies aleteadas (intercambiadores compactos >700m2/m3 )
Aletas de placa Aletas de placa
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 14
Aletas circulares
2. CLASIFICACIÓN
Diámetro hidráulico, mm60 10 1 0 160 10 1 0.1
Especiales
Radiador de coche
Placas
Placas aleteadas
Carcasa y tubos
Placas
100 1000 10 0002/ 3
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 15
m2/m3
TEMA II-3: INTERCAMBIADORES DE CALOR
Contenido:
1. Definición
2 Cl ifi ió2. Clasificación
3. Diseño de intercambiadores
4. Método de la DTML
5. Método ε-NTU
6. Intercambiadores de carcasa y tubos
7 Intercambiadores de placas (práctica ICP)7. Intercambiadores de placas (práctica ICP)
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 16
3. DISEÑO DE INTERCAMBIADORES
Consideraciones previasConsideraciones previas
Los métodos que se van a estudiar pueden emplearse conLos métodos que se van a estudiar pueden emplearse con dos objetivos:
Dimensionamiento de un intercambiador para una aplicación dada (problema de diseño)
Evaluación del funcionamiento de un intercambiador dado en unas condiciones (problema de análisis)
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 17
3. DISEÑO DE INTERCAMBIADORES
Pasos en el diseño (dimensionamiento)Pasos en el diseño (dimensionamiento)Especificación de los requerimientos del intercambiador
Constructivas: geometría, material,…
De funcionamiento
Selección del tipo de intercambiador
Diseño termohidráulicoMétodo DMTL
Método NTUMétodo ε-NTU
Diseño mecánico:Análisis estructural esfuerzos térmicos vibraciónAnálisis estructural, esfuerzos térmicos, vibración…
Análisis de costes:Fijos: Materialj
De operación: Mantenimiento, salto de presión
Es un proceso iterativo hasta encontrar la solución óptima
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 18
3. DISEÑO DE INTERCAMBIADORES
Balance térmico de un intercambiadorBalance térmico de un intercambiador Hipótesis
Estacionario
VC
Sin pérdidas de calor al entorno
Sin cambio de fase
T
Fluido caliente ΔTSin cambio de fase
Cp ≈ constante
Fluido caliente
Fluido frío
ΔTC
ΔTF
x0i i vcm h Q= =∑( ) ( ) ( ) ( )p EC p SF EFSCC Fmc cT T Tm T− −=
( ) ( ) ( ) ( )q m T Tc T cm T= =Definimos la potencia del intercambiador:
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 19
( ) ( ) ( ) ( )p EC SC SFC p F EFq m T Tc T cm T= =− −
3. DISEÑO DE INTERCAMBIADORES
Coeficiente global de transmisión de calor UCoeficiente global de transmisión de calor UConsidera todas las resistencias térmicas existentes entre las dos corrientes de fluido:
Convección en el seno de los dos fluidos
Conducción a través de las paredes
S fi i l t dSuperficies aleteadas
Suciedad
Ejemplo: Intercambiador carcasa-tubos con suciedad enEjemplo: Intercambiador carcasa tubos con suciedad en las superficies de ambos fluidos y aletas en la cara del fluido 2
( )1
1 1
lnUA
rR= =
( )1
2
1 11 ,
2 2, 2
ln1
21
suc suc
r
h A k L AR
hR
ηπ+ + + +
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 20
1 1 2 2η
3. DISEÑO DE INTERCAMBIADORES
Coeficiente global de transmisión de calor UCoeficiente global de transmisión de calor ULos valores de resistencia de ensuciamiento varían a lo largo del tiempo. Se pueden calcular comparando el funcionamiento del intercambiador sucio y limpio:
Valores de ensuciamiento (m2K/W)Valores de ensuciamiento (m K/W)
Agua de mar T<50ºC 0.00009
Vapores de alcohol 0.00009
Vapor de agua sin aceite 0.00009
Agua de caldera 0.0002
Líquido refrigerante 0 0002Líquido refrigerante 0.0002
Aire comprimido industrial 0.0004
Aceite de templar 0.0007
Fuel oil 0.0009
Agua de mar T>50ºC 0.002
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 21
3. DISEÑO DE INTERCAMBIADORES
Coeficiente global de transmisión de calor UCoeficiente global de transmisión de calor UPara el cálculo de U hay que definir un área de referencia (la interior o la exterior). P. ejemplo: U = UA/A1
Valores típicos de U (W/m2k) Mini Maxi
Condensador de vapor de agua 1100 5600
Existen valores mediostabulados aunque en
Calentador agua de alimentación 1100 8500
Condensador de R12 con agua 280 850
Condensador de NH3 con agua 850 1400tabulados, aunque en un problema dado hayque calcular el valor
Condensador de NH3 con agua 850 1400
Condensador de alcohol - agua 250 700
Intercambiador agua-agua 850 1700
Radiador aire agua aleteado 25 60qconcreto:
Radiador aire-agua aleteado 25 60
Intercambiador aire-aire 10 40
Intercambiador agua-aceite 110 350
Interc. vapor de agua- gasoil 170 340
Interc. vapor de agua- fueloleo 56 170
Interc. vapor de agua- gasolina 280 1140
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 22
Interc. Vapor agua- aire aleteado 28 280
TEMA II-3: INTERCAMBIADORES DE CALOR
Contenido:
1. Definición
2 Cl ifi ió2. Clasificación
3. Diseño de intercambiadores
4. Método de la DTML
5. Método ε-NTU
6. Intercambiadores de carcasa y tubos
7 Intercambiadores de placas (práctica ICP)7. Intercambiadores de placas (práctica ICP)
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 23
4. MÉTODO DE LA DTML
HipótesisHipótesisEstacionario
Sin pérdidas de calor al entornop
Conducción axial a lo largo de los tubos despreciable
Cp ≈ constante
U ≈ constante
Ecuaciones básicasBalance energía:
( ) ( ) ( ) ( )p EC SC SFC p F EFq m T Tc T cm T= =− −
E ió d t i ió d l
q UA DTML= ⋅Ecuación de transmisión de calor:
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 24
4. MÉTODO DE LA DTML
Intercambiador en equicorrienteIntercambiador en equicorriente
1 2EFEF
EC SC ( ) ( )EF SFEC SC
C
T TT
DTMLT T
T− − −
=−
Fluido caliente
T SFEFEC
SC SF
T
TLN
T T
T
T −Δ Δ
Fluido frío1 2
1
T TDTML
TLN
Δ −Δ=
Δ
ΔTx 2TΔ
1 2 E t t d l
x
1, 2 = Extremos opuestos del intercambiador
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 25
4. MÉTODO DE LA DTML
Intercambiador en contracorrienteIntercambiador en contracorriente
1 2SF
( ) ( )SF EF
S
EC SC
C
T TT
DTMLT T
T− − −
=−
SF
SCEC
SFEC
SC EF
T
TLN
T T
T
T −Δ Δ
Fluido caliente
T EF
1 2
1
T TDTML
TLN
Δ −Δ=
ΔFluido frío
2TΔΔT
x
1 2 E t t d l
x
1, 2 = Extremos opuestos del intercambiador
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 26
4. MÉTODO DE LA DTML
Intercambiadores de pasos múltiples o flujo cruzadoIntercambiadores de pasos múltiples o flujo cruzadoEn estos casos:
DTMLDTML F
F = factor de corrección que se calcula en función de dos
contracorrienteDTMLDTML F=
parámetros:
TΔ ( )21pmc T
RΔ
1
max
TP
T
Δ=Δ
( )( )
21
12
p
p
RTmc
= =Δ
donde 1 y 2 corresponden a uno de los dos fluidos, indicados en las gráficas de obtención de F
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 27
4. MÉTODO DE LA DTML
Intercambiadores de carcasa y tubos con un paso por y p pcarcasa y cualquier número par (2,4,...) de pasos por tubo
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 28
4. MÉTODO DE LA DTML
Intercambiadores de carcasa y tubos con dos pasos por y p pcarcasa y cualquier múltiplo de 4 (4,8,...) pasos por tubo
Ti
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 29
4. MÉTODO DE LA DTML
Intercambiadores de flujo cruzado de un solo paso y fluidos j p yno mezclados
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 30
4. MÉTODO DE LA DTML
Intercambiadores de flujo cruzado de un solo paso, un j p ,fluido mezclado y el otro sin mezclar
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 31
TEMA II-3: INTERCAMBIADORES DE CALOR
Contenido:
1. Definición
2 Cl ifi ió2. Clasificación
3. Diseño de intercambiadores
4. Método de la DTML
5. Método ε-NTU
6. Intercambiadores de carcasa y tubos
7 Intercambiadores de placas (práctica ICP)7. Intercambiadores de placas (práctica ICP)
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 32
5. MÉTODO ε-NTU
HipótesisHipótesisEstacionario
Sin pérdidas de calor al entornop
Conducción axial a lo largo de los tubos despreciable
Cp ≈ constante
U ≈ constante
Ecuaciones básicasBalance energía:
( ) ( ) ( ) ( )p EC SC SFC p F EFq m T Tc T cm T= =− −
E ió d t i ió d lEcuación de transmisión de calor:
max q qε=
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 33
max
5. MÉTODO ε-NTU
Eficiencia de un intercambiador εEficiencia de un intercambiador εRelación entre la potencia intercambiada y la máxima intercambiable qε =
maxqε =Potencia máxima intercambiable (contracorriente, A infinita):
( ) ( )max minp EC EFq mc T T= −Existen expresiones teóricas y gráficas que permiten obtener
( ),f NTU Cε =
Existen expresiones teóricas y gráficas que permiten obtener ε a partir de dos parámetros adimensionales:
( ),f NTU CεNTU = número de unidades de transferencia
C= relación de flujos de capacidades térmicas de los fluidos
( )UA
NTU =
C= relación de flujos de capacidades térmicas de los fluidos
( )( )
minpcmC =
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 34
( )minpmc ( )
maxpcm
5. MÉTODO ε-NTU
Eficiencia de un intercambiador εEficiencia de un intercambiador εIntercambiador tubos concéntricos equicorriente
1mcpmin/mcpmax = 0
( )( )
min1 exp 1pmc
NTU⎡ ⎤⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟− − +
⎜ ⎟⎢ ⎥
0.8 0.25
( )( )
max
min
1 exp 1
1
p
p
NTUmc
mcε
⎢ ⎥⎜ ⎟+⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦=
+0.6
0.50
0 75 ( )max
1pmc
+
0.4
ε[-]
0.75
1.00
0.2
0
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 35
0 1 2 3 4 5 6NTU
0
5. MÉTODO ε-NTU
Eficiencia de un intercambiador εEficiencia de un intercambiador εIntercambiador tubos concéntricos contracorriente
1
x= 0
0.25 0.50
0.8mcpmin
/mcpmax
0.75
1.00
0.6 ( )min1 exp 1
pmcNTU
⎡ ⎤⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟− − −
⎜ ⎟
0.4
ε[-] ( )
( ) ( )max
i i
1 exp 1
1 1
p
p p
NTUmc
mc mcNTU
ε
⎢ ⎥⎜ ⎟⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦=
⎡ ⎤⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟
0.2
( )( )
( )( )
min min
max max
1 exp 1p p
p p
NTUmc mc
⎢ ⎥⎜ ⎟− − −⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦
0
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 36
0 1 2 3 4 5 6NTU
0
5. MÉTODO ε-NTU
Eficiencia de un intercambiador εEficiencia de un intercambiador εIntercambiador carcasa y tubos con un paso por carcasa y cualquier múltiplo de dos pasos por tubos
1 PASO POR CARCASA 2 PASOS POR TUBOS1 PASO POR CARCASA - 2n PASOS POR TUBOS
0.8
1ε
0 4
0.6
0
0.2
0.4 0
0.25
0.5
0.75
1
0
0 1 2 3 4 5NTU
1
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 37
5. MÉTODO ε-NTU
Eficiencia de un intercambiador εEficiencia de un intercambiador εIntercambiador flujo cruzado de un solo paso con ambos fluidos sin mezclar
Fluido ACRUZADO SIN MEZCLAR
1ε
0.6
0.8
Fluido B0 2
0.4 0
0.25
0.5
0
0.2
0 1 2 3 4 5NTU
0.75
1.00
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 38
5. MÉTODO ε-NTU
Eficiencia de un intercambiador εEficiencia de un intercambiador εIntercambiador flujo cruzado de un solo paso con un fluido mezclado y el otro sin mezclar
CRUZADO CON UN FLUIDO MEZCLADO
0 8
1ε
0.6
0.8
0.2
0.4 0 0.25
0.5 0.751.00 1.33
2 4inf
0
0 1 2 3 4 5NTU
inf
( )( )
mezclarp
mezcladop
cm
cmC
sin
=
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 39
mezclarsin
5. MÉTODO ε-NTU – Expresiones analíticas eficiencia
N l t
NUT NTU=
Nomenclatura:
r
NUT NTU
C C
==
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 40
5. MÉTODO ε-NTU – Expresiones analíticas NTU
N l t
NUT NTU=
Nomenclatura:
r
NUT NTU
C C
==
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 41
5. MÉTODO ε-NTU
Comparación entre métodos de cálculo:Comparación entre métodos de cálculo:El método DTML requiere que sean conocidas TODAS las temperaturas de entrada/salida de los dos fluidos → más útil en problemas de diseño: Se conocen la temperatura y gasto de los fluidos, así como la potencia necesaria en el intercambiador y secomo la potencia necesaria en el intercambiador y se pretende calcular el área del intercambiador
Los problemas de diseño pueden afrontarse directamente con el ε-NTU
El ét d NTU á útil bl d áli iEl método ε-NTU es más útil en problemas de análisis:Se conocen la temperatura y gasto de los fluidos en la entrada, así como el área del intercambiador pero no se , pconocen las temperaturas de salida de los fluidos ni la potencia
L bl d áli i l DTML i it ió
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 42
Los problemas de análisis con el DTML requieren iteración
4. MÉTODO DE LA DTML
Resumen de pasos para el diseño térmico de unResumen de pasos para el diseño térmico de un intercambiador con la DTML
Datos: TEC, TEF, TSC, TSF, mEC EF SC SF
1. Elegir el tipo y configuración del intercambiador
2. Estimar los coeficientes de película de ambos fluidos
3. Calcular el coeficiente global de transferencia de calor U
4. Calcular la DTML
5. Estimar el área de intercambio requerida A:q = UA F DTMLq = UA F DTML
6. Determinar las características geométricas del intercambiador
7. Revisar las hipótesis
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 43
5. MÉTODO ε-NTU
Resumen de pasos para el diseño térmico de unResumen de pasos para el diseño térmico de un intercambiador con ε-NTU
Datos: q, TEC, TEF, mEC EF
1. Elegir el tipo y configuración del intercambiador
2. Estimar los coeficientes de película de ambos fluidos
3. Calcular el coeficiente global de transferencia de calor U
4. Calcular la eficiencia ε a partir del cociente q/qmax.
5. Obtener la NTU a partir de (ε,mcp,min/ mcp,max)
6 E ti l á d i t bi id A6. Estimar el área de intercambio requerida ANTU = UA/mcp,min
7 Determinar las características geométricas del7. Determinar las características geométricas del intercambiador
8. Revisar las hipótesis
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 44
TEMA II-3: INTERCAMBIADORES DE CALOR
Contenido:
1. Definición
2 Cl ifi ió2. Clasificación
3. Diseño de intercambiadores
4. Método de la DTML
5. Método ε-NTU
6. Intercambiadores de carcasa y tubos
7 Intercambiadores de placas (práctica ICP)7. Intercambiadores de placas (práctica ICP)
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 45
6. INTERCAMBIADORES DE CARCASA-TUBOS
Intercambiador constituido por paquetes de tubos p p qalojados axisimétricamente en una carcasa cilíndrica
Componentes, materiales, métodos de construcción,... normalizados por TEMA (Tubular Exchanger Manufacturers Association)
Placas tubulareso soportes de tubos
Cabezal o cajaTobera entrada
Tobera salida
TubosCabezal o caja de distribución
entrada
Carcasa Deflectores ToberaTobera
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 46
Tobera salida
Tobera entrada
6. INTERCAMBIADORES DE CARCASA-TUBOS
Carcasa:Acero al carbono
• Diámetro < 24’’ → tubo de acero
• Diámetro > 24’’ → plancha de acero enrollada y soldada
Tubos:Tubos:Acero, aleaciones, Al, Cu...
Dimensiones normalizadas
Sujeciones a las placas tubulares por mandrinado en huecos normalizadosen huecos normalizados
• Disposición triangular: mejor transferencia,
á t bmás tubos en una carcasa
• Disposición cuadrada:fácil limpieza, menor
é did d
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 47
pérdida de carga
6. INTERCAMBIADORES DE CARCASA-TUBOS
Deflectores o pantallas (baffles):p ( )Longitudinales: más de un paso por carcasa
Transversales: Alargan el camino del fluido que circula por b l i i id ( )carcasa, aumentan turbulencia y aseguran rigidez (soporte)
• Disco de diámetro ~ al de la carcasa, y con un segmento circular libre igual al 25% del diámetro de la carcasa
• Hay deflectores construidos con varillas de diámetro igual al de los tubos (mejor sujeción, eliminando vibración).
• Espaciamiento entre deflectores entre 20-100% del diámetro deEspaciamiento entre deflectores entre 20 100% del diámetro de carcasa
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 48
6. INTERCAMBIADORES DE CARCASA-TUBOS
Conjunto haz-carcasa: Varias tipologíasj p gPlacas tubulares fijas:
• Unidas a carcasa por soldadura
• Baja presión y temperatura (pocas dilataciones/contracciones)
• Fluidos limpios
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 49
6. INTERCAMBIADORES DE CARCASA-TUBOS
Conjunto haz-carcasa: jCabeza flotante
• Una de las placas tubulares es fija, la otra libre
• Se usa si hay elevada diferencia de temperatura entre carcasa y tubos (dilataciones)
• Mantenimiento fácil, fluidos con elevado grado de ensuciamiento
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 50
6. INTERCAMBIADORES DE CARCASA-TUBOS
Conjunto haz-carcasa: jVarias tipologías
Tubos en U:• Tubos doblados en un extremo. Elimina una placa tubular,
conservando las propiedades de expansión de la cabeza flotante
• No adecuado para fluidos con partículas en suspensión (erosión)p p p ( )
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 51
6. INTERCAMBIADORES DE CARCASA-TUBOS
Consideraciones:
Fluidos corrosivos, a alta temperatura o a alta presión en t b á b d f b i l i i l dtubos, más baratos de fabricar en aleaciones especiales o de paredes más gruesas
El fluido más viscoso en carcasa mejora la transmisión de calor, pero en tubos tiene menor caída de presión
Fluidos tóxicos en tubos para mejorar aislamiento del exterior
El fluido con menor gasto másico suele colocarse en el lado d t b d l id d d i l ióde tubos para dar mayores velocidades de circulación
Tema I-3 – Intercambiadores de calor Centrales Térmicas 52
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