EVALUACION DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN TUBOS CONCENTRICOS

I. INTRODUCCION

Los intercambiadores de calor de tubos concéntricos, son los intercambiadores de

calos más sencillos. Están constituidos por dos tubos concéntricos de diámetros

diferentes.

Uno de los fluidos fluye por el tubo de menor diámetro y el otro fluido fluye por el

espacio anular entre los dos tubos. En este tipo de intercambiador son posibles

dos configuraciones en cuanto a la dirección del flujo de los fluidos: contraflujo y

flujo paralelo.

En la configuración de flujo paralelo los dos fluidos entran por el mismo extremo y

fluyen en el mismo sentido.

En la configuración en contra flujo los fluidos entran por los extremos opuestos y

fluyen en sentido opuestos

Como resultado de una diferencia de temperatura entre cuerpos materiales se

lleva a cabo un intercambio de energía, que termodinámicamente se conoce como

calor. En base a los conocimientos adquiridos en transferencia de calor se puede

predecir la rapidez con la que, bajo condiciones específicas, tiene lugar esa

transferencia, además de otros parámetros importantes como el valor del

coeficiente global de transferencia de calor o de coeficientes peliculares.

II. FUNDAMENTO TEORICO

II.1 Transferencia de Calor

En las Industrias de Proceso una de las más importantes aplicaciones de la transferencia de calor entre dos fluidos es el diseño de los intercambiadores de calor. El tipo más común es uno en el cual el fluido caliente y el frío no entran en contacto directo el uno con el otro, sino que están separados por una pared de tubos o una superficie plana o curvada. La transferencia de calor se efectúa por convección desde el fluido caliente a la

pared o las superficies de los tubos, a través de la pared de tubos o placa por conducción, y luego por convección al fluido frío.

II.2 Intercambiador de calor de doble tubo.

El intercambiador más simple es el intercambiador de doble tubo o tubos concéntricos.

Este intercambiador es el que se muestra en la Figura 2, donde uno de los fluidos fluye en

el interior de una tubería y el otro lo hace por el espacio anular entre ambas tuberías. Los

fluidos pueden circular en paralelo o en contracorriente. El intercambiador puede

fabricarse con un simple par de tubos adaptando las conexiones en los extremos o con

varios pares interconectados en serie. Este tipo de intercambiador es útil, principalmente

para velocidades de flujo bajas (HOLMAN, 1999).

II.3 Transferencia de Calor en Corriente Directa.

Existe un flujo paralelo cuando el flujo interno o de los tubos y el flujo externo o de la

carcasa ambos fluyen en la misma dirección. En este caso, los dos fluidos entran al

intercambiador por el mismo extremo y estos presentan una diferencia de temperatura

significativa. Como el calor se transfiere del fluido con mayor temperatura hacia el fluido

de menor temperatura, la temperatura de los fluidos se aproximan la una a la otra, es

decir que uno disminuye su temperatura y el otro la aumenta tratando de alcanzar el

equilibrio térmico entre ellos.

Debe quedar claro que el fluido con menor temperatura nunca alcanza la temperatura del

fluido más caliente (Mueller, 1967)

II.4 Transferencia de Calor en Contracorriente.

Se presenta un contraflujo cuando los dos fluidos fluyen en la misma dirección pero en

sentido opuesto. Cada uno de los fluidos entra al intercambiador por diferentes extremos

Ya que el fluido con menor temperatura sale en contraflujo del intercambiador de calor en

el extremo donde entra el fluido con mayor temperatura, la temperatura del fluido más frío

se aproximará a la temperatura del fluido de entrada. Este tipo de intercambiador resulta

ser más eficiente que los otros dos tipos mencionados anteriormente. En contraste con el

intercambiador de calor de flujo paralelo, el intercambiador de contraflujo puede presentar

la temperatura más alta en el fluido frío y la más baja temperatura en el fluido caliente una

vez realizada la transferencia de calor en el intercambiador (Mueller, 1967)

II.5 Materiales

Termómetro: Un termómetro es un instrumento que mide la temperatura de un

sistema en forma cuantitativa. Una forma fácil de hacerlo es encontrando una

sustancia que tenga una propiedad que cambie de manera regular con la

temperatura.

Balanza: Una balanza analítica es una clase de balanza de laboratorio diseñada

para medir pequeñas masas, en un principio de un rango menor del miligramo.

Intercambiador de calor: Se engloba a todos aquellos dispositivos utilizados

para transferir energía de un medio a otro, sin embargo, en lo que sigue se

hará referencia única y exclusivamente a la transferencia de energía entre

fluidos por conducción y convección, debido a que el intercambio térmico entre

fluidos es uno de los procesos más frecuente e importante en la ingeniería.

“Un intercambiador de calor es un dispositivo que facilita la transferencia de

calor de una corriente fluida a otra”

III. MATERIALES

IV. RESULTADOS

V. CONCLUSIONES

VI. RECOMENDACIONES

VII. BIBLIOGRAFIA

Donald Q. Kern, procees heat transfer, compañia editorial continental, s.a. de c.v. Mexicio grafica #24, pagina 939.

HOLMAN, J. (1999). Transferencia de Calor. Mexico: Continental.

LEMA,J. Mecanica de Fluidos. Riobamba: ESPOCH, (doc) 20003

Mueller, A. (1967). New Charts for True Mean Temperature Difference in Heat Exchangers.