Cambiadores de calor 1

CAMBIADORES DE CALOR

Objetivo 1 Geneacuterico demostraciones praacutecticas y trabajos de laboratorio con eacutenfasis es en la adquisicioacuten de

datos automatizada y el anaacutelisis avanzado 2 Conocer los diversos tipos de cambiadores de calor principalmente los de carcasa y tubos y los

de placas (los de contacto se vieron en la praacutectica de la torre de enfriamiento evaporativo) 3 Conocer otros tipos de circuitos fluidos y su instrumentacioacuten (eg diferencias con los circuitos de

la torre huacutemeda) 4 Balances energeacuteticos en un cambiador de calor la diferencia de temperatura media logariacutetmica

∆TLMTD

Resumen de actividades 1 Inspeccioacuten de distintos tipos de cambiadores Desmontaje de un cambiador de calor de carcasa y

tubos 2 Calibracioacuten de caudaliacutemetros de turbina 3 Balance energeacutetico de la carga teacutermica tiempo de calentamiento 4 Medidas de las condiciones de funcionamiento de un cambiador de calor Caacutelculo de la eficiencia

del cambiador y de su coeficiente global de transmisioacuten de calor 5 Ejercicio de seleccioacuten de componentes y equipos para el disentildeo de una instalacioacuten de cambiador

de calor 6 Evaluacioacuten de la incertidumbre de los resultados obtenidos

Equipo

Intercambiador tubular

Fig 1 Intercambiador tubular tipo RW-1 de cobre con voluacutemenes de carcasa y de tubos de 0510-3 m3 y

0310-3 m3 aacutereas de paso de 3410-4 m2 y 5010-4 m2 hay nomogramas de uso su potencia nominal es de 16 kW para calentar 011 kgs de agua desde 10 ordmC hasta 45 ordmC

Cambiadores de calor 2

Fig 2 Intercambiador de 2 pasos desmontado

Intercambiador de placas

Fig 3 Montaje de la praacutectica del intercambiador de placas

Fig 4 Composicioacuten de un intercambiador de placas y foto

Cambiadores de calor 3

1 Intercambiador de placas con 15 placas 2 Caudaliacutemetros RS 257-026 1 Resistencia 132 kW 2 Bombas de acoplamiento magneacutetico 1 Potencioacutemetro Desarrollo Intercambiador tubular

bull Desmontaje de un intercambiador tubular e identificacioacuten del tipo y componentes

Fig 5 Intercambiador tubular de 1 paso

Fig 6 Intercambiador tubular de 2 pasos

Intercambiador de placas

bull Calibracioacuten de los caudaliacutemetros teniendo en cuenta los datos de la hoja de caracteriacutesticas adjunta bull Toma de datos de temperaturas y caudales durante el funcionamiento del intercambiador de

placas bull Medida aproximada de la superficie de intercambio bull Caacutelculo de la eficiencia del cambiador y de su coeficiente global de transmisioacuten de calor

Formulario

( ) ( ) ( ) ( )( )( )

contra1 2 1 2 0

1 1 1in 1out 2 2 2out 2in1 2

1 2 0

ln

x L x

x L

x

T T T TQ m c T T m c T T KA

T TT T

= =

=

=

minus minus minus= minus = minus =

minusminus

( )( ) ( )

( )( ) ( ) ( ) ( )

( )

( )

1contra1 1 1in 1out 2 2 2out 2in LMTD1

max 1in 2in 1in 2in 1in 2inmin min min

11

N c

N c

m c T T m c T T KA TQ eQ mc T T mc T T mc T T ce

ηminus minus

minus minus

minus minus ∆ minusequiv = = = =

minus minus minus minus

Cambiadores de calor 4

( )( ) ( )

contramin

max min

1 1 ln1 1

mc KA cc Nmc mc c

ηη

minusequiv equiv =

minus minus

Fig 7 Intercambiador tubular de un paso a) croquis y perfil de temperaturas en una configuracioacuten a

contracorriente b) croquis y perfil de temperaturas en una configuracioacuten concurrente c) croquis de la seccioacuten d) detalle del perfil de temperaturas en la superficie de intercambio

Notas y datos Tabla 1 Valores del orden de magnitud del coeficiente global de transmisioacuten de calor K para

intercambiadores de calor Configuracioacuten K [W(m2middotK)] Intercambiador de calor a presioacuten normal gas-a-gas 330 intercambiador de calor a alta presioacuten gas-a-gas 50500 Intercambiador de calor liacutequido-a-gas o gas-a-liacutequido 10100 Intercambiador de calor tubular liacutequido-a-liacutequido 2002000 Intercambiador de calor de placas liacutequido-a-liacutequido 5005000 Condensador a un gas 1050 Condensador a un liacutequido 5006000 Vaporizador a un gas 1040 Vaporizador a un liacutequido 50010 000 Vaporizador a un gas en condensacioacuten 6006000

Intercambiador tubular de 2 pasos

Fig 8 Croquis del intercambiador tubular de 2 pasos disponible en el laboratorio

Cambiadores de calor 5

Bombas utilizadas para los circuitos primario y secundario

Cambiadores de calor 6

Caudaliacutemetros utilizados para determinar los flujos maacutesicos de los circuitos primario y secundario

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Cambiadores de calor 2

Fig 2 Intercambiador de 2 pasos desmontado

Intercambiador de placas

Fig 3 Montaje de la praacutectica del intercambiador de placas

Fig 4 Composicioacuten de un intercambiador de placas y foto

Cambiadores de calor 3

1 Intercambiador de placas con 15 placas 2 Caudaliacutemetros RS 257-026 1 Resistencia 132 kW 2 Bombas de acoplamiento magneacutetico 1 Potencioacutemetro Desarrollo Intercambiador tubular

bull Desmontaje de un intercambiador tubular e identificacioacuten del tipo y componentes

Fig 5 Intercambiador tubular de 1 paso

Fig 6 Intercambiador tubular de 2 pasos

Intercambiador de placas

bull Calibracioacuten de los caudaliacutemetros teniendo en cuenta los datos de la hoja de caracteriacutesticas adjunta bull Toma de datos de temperaturas y caudales durante el funcionamiento del intercambiador de

placas bull Medida aproximada de la superficie de intercambio bull Caacutelculo de la eficiencia del cambiador y de su coeficiente global de transmisioacuten de calor

Formulario

( ) ( ) ( ) ( )( )( )

contra1 2 1 2 0

1 1 1in 1out 2 2 2out 2in1 2

1 2 0

ln

x L x

x L

x

T T T TQ m c T T m c T T KA

T TT T

= =

=

=

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minusminus

( )( ) ( )

( )( ) ( ) ( ) ( )

( )

( )

1contra1 1 1in 1out 2 2 2out 2in LMTD1

max 1in 2in 1in 2in 1in 2inmin min min

11

N c

N c

m c T T m c T T KA TQ eQ mc T T mc T T mc T T ce

ηminus minus

minus minus

minus minus ∆ minusequiv = = = =

minus minus minus minus

Cambiadores de calor 4

( )( ) ( )

contramin

max min

1 1 ln1 1

mc KA cc Nmc mc c

ηη

minusequiv equiv =

minus minus

Fig 7 Intercambiador tubular de un paso a) croquis y perfil de temperaturas en una configuracioacuten a

contracorriente b) croquis y perfil de temperaturas en una configuracioacuten concurrente c) croquis de la seccioacuten d) detalle del perfil de temperaturas en la superficie de intercambio

Notas y datos Tabla 1 Valores del orden de magnitud del coeficiente global de transmisioacuten de calor K para

intercambiadores de calor Configuracioacuten K [W(m2middotK)] Intercambiador de calor a presioacuten normal gas-a-gas 330 intercambiador de calor a alta presioacuten gas-a-gas 50500 Intercambiador de calor liacutequido-a-gas o gas-a-liacutequido 10100 Intercambiador de calor tubular liacutequido-a-liacutequido 2002000 Intercambiador de calor de placas liacutequido-a-liacutequido 5005000 Condensador a un gas 1050 Condensador a un liacutequido 5006000 Vaporizador a un gas 1040 Vaporizador a un liacutequido 50010 000 Vaporizador a un gas en condensacioacuten 6006000

Intercambiador tubular de 2 pasos

Fig 8 Croquis del intercambiador tubular de 2 pasos disponible en el laboratorio

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Bombas utilizadas para los circuitos primario y secundario

Cambiadores de calor 6

Caudaliacutemetros utilizados para determinar los flujos maacutesicos de los circuitos primario y secundario

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1 Intercambiador de placas con 15 placas 2 Caudaliacutemetros RS 257-026 1 Resistencia 132 kW 2 Bombas de acoplamiento magneacutetico 1 Potencioacutemetro Desarrollo Intercambiador tubular

bull Desmontaje de un intercambiador tubular e identificacioacuten del tipo y componentes

Fig 5 Intercambiador tubular de 1 paso

Fig 6 Intercambiador tubular de 2 pasos

Intercambiador de placas

bull Calibracioacuten de los caudaliacutemetros teniendo en cuenta los datos de la hoja de caracteriacutesticas adjunta bull Toma de datos de temperaturas y caudales durante el funcionamiento del intercambiador de

placas bull Medida aproximada de la superficie de intercambio bull Caacutelculo de la eficiencia del cambiador y de su coeficiente global de transmisioacuten de calor

Formulario

( ) ( ) ( ) ( )( )( )

contra1 2 1 2 0

1 1 1in 1out 2 2 2out 2in1 2

1 2 0

ln

x L x

x L

x

T T T TQ m c T T m c T T KA

T TT T

= =

=

=

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( )( ) ( )

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( )

( )

1contra1 1 1in 1out 2 2 2out 2in LMTD1

max 1in 2in 1in 2in 1in 2inmin min min

11

N c

N c

m c T T m c T T KA TQ eQ mc T T mc T T mc T T ce

ηminus minus

minus minus

minus minus ∆ minusequiv = = = =

minus minus minus minus

Cambiadores de calor 4

( )( ) ( )

contramin

max min

1 1 ln1 1

mc KA cc Nmc mc c

ηη

minusequiv equiv =

minus minus

Fig 7 Intercambiador tubular de un paso a) croquis y perfil de temperaturas en una configuracioacuten a

contracorriente b) croquis y perfil de temperaturas en una configuracioacuten concurrente c) croquis de la seccioacuten d) detalle del perfil de temperaturas en la superficie de intercambio

Notas y datos Tabla 1 Valores del orden de magnitud del coeficiente global de transmisioacuten de calor K para

intercambiadores de calor Configuracioacuten K [W(m2middotK)] Intercambiador de calor a presioacuten normal gas-a-gas 330 intercambiador de calor a alta presioacuten gas-a-gas 50500 Intercambiador de calor liacutequido-a-gas o gas-a-liacutequido 10100 Intercambiador de calor tubular liacutequido-a-liacutequido 2002000 Intercambiador de calor de placas liacutequido-a-liacutequido 5005000 Condensador a un gas 1050 Condensador a un liacutequido 5006000 Vaporizador a un gas 1040 Vaporizador a un liacutequido 50010 000 Vaporizador a un gas en condensacioacuten 6006000

Intercambiador tubular de 2 pasos

Fig 8 Croquis del intercambiador tubular de 2 pasos disponible en el laboratorio

Cambiadores de calor 5

Bombas utilizadas para los circuitos primario y secundario

Cambiadores de calor 6

Caudaliacutemetros utilizados para determinar los flujos maacutesicos de los circuitos primario y secundario

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Cambiadores de calor 4

( )( ) ( )

contramin

max min

1 1 ln1 1

mc KA cc Nmc mc c

ηη

minusequiv equiv =

minus minus

Fig 7 Intercambiador tubular de un paso a) croquis y perfil de temperaturas en una configuracioacuten a

contracorriente b) croquis y perfil de temperaturas en una configuracioacuten concurrente c) croquis de la seccioacuten d) detalle del perfil de temperaturas en la superficie de intercambio

Notas y datos Tabla 1 Valores del orden de magnitud del coeficiente global de transmisioacuten de calor K para

intercambiadores de calor Configuracioacuten K [W(m2middotK)] Intercambiador de calor a presioacuten normal gas-a-gas 330 intercambiador de calor a alta presioacuten gas-a-gas 50500 Intercambiador de calor liacutequido-a-gas o gas-a-liacutequido 10100 Intercambiador de calor tubular liacutequido-a-liacutequido 2002000 Intercambiador de calor de placas liacutequido-a-liacutequido 5005000 Condensador a un gas 1050 Condensador a un liacutequido 5006000 Vaporizador a un gas 1040 Vaporizador a un liacutequido 50010 000 Vaporizador a un gas en condensacioacuten 6006000

Intercambiador tubular de 2 pasos

Fig 8 Croquis del intercambiador tubular de 2 pasos disponible en el laboratorio

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Caudaliacutemetros utilizados para determinar los flujos maacutesicos de los circuitos primario y secundario

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Bombas utilizadas para los circuitos primario y secundario

Cambiadores de calor 6

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