Calculo para el diseño de un intercambiador de doble tubo.

1. Intercambiador de Doble Tubo
Cálculo
Jesus Roberto Esparza Castro
Gerardo Melgoza Páramo
Alejandra Montijo Moreno
Operaciones Unitarias II

2. Diagrama
Doble Tubo

3. Intercambiadores de Calor
Son equipos que permiten transferir energía (calor) de
un fluido a otro sin ponerlos en contacto directo, la
transferencia se produce a través de una pared
sólida que los separa. Un fluido transfiere calor por
convección a una pared sólida, el calor atraviesa esta
por conducción y por último el otro fluido recibe la
transferencia por convección.
Los tipos mas usuales son:
a.- intercambiadores de doble tubo.
b.- intercambiadores de carcasa y tubos.
c.- intercambiadores compactos.

4. Intercambiadores de Doble Tubo
Están constituidos por dos tubos concéntricos, un fluido
circula por el tubo interior y el otro por el ánulo que
queda entre ambos tubos, la transferencia se realiza a
través de la pared del tubo interior.

5. Diseño
• Intercambio de Energía
• Horquillas
• Contra vs Equi 20%
• Económico y Barato
• Longitud

6. Cálculo
Planteamiento del Sistema
H1: Coeficiente De transferencia por convección fluido 1 – pared.
H2: Coeficiente De transferencia por convección fluido 2 – pared
K: conductividad térmica de la pared
Supongamos que por el tubo interior circula un fluido a, con temperatura de
entrada T11 y de salida T12, que calienta al fluido b que circula por el ánulo con
temperatura de entrada T21 de salida T22 (estamos suponiendo T 1 > T 2 )
DIAGRAMA

7. Variación de Temperaturas
Flujo Paralelo
Comportamiento de la Temperatura a lo largo del tramo
Sentido del fluido

8. Flujo Contracorriente
Sentido del fluido
Comportamiento de la Temperatura a lo largo del tramo

9. Potencia Transferida a través de Diferencial de
Superficie
Donde:
T1 y T2 :Temp. Del fluido 1 y 2.
1 RT :Resistencia térmica del
dq (dA)(T1 T2 ) material.
RT
dA= Superficie de
contacto.
1 dL= Longitud del tramo
RT dA(T1'' T2'' )
r1'' asociado con dA.
ln Radio interno.
1 r1 1 r1
2 r1dlh1 2 kdl 2 r2 dlh2 r2 Radio externo

10. Debido a lo delgado de la pared del tubo, en algunos casos
puede considerarse como la conducción en una placa plana:
Donde:
e=

11. Cálculos para Determinar el Calor Total
Transferido
q
1
dq * (T1'' T2'' ) * dA
0
R
A T Donde:
1
q * A * Tglobal U * A * t global
RT
1 A lo largo del tubo varían
U Coeficiente de Transferencia de Calor
RT
h1 , hb , T1 , T2

12. Debido al constante cambio en las
variables k , , , Cp, T se toman como medias
aritméticas
(fluido caliente)
(fluido frio)

13. Flujos en paralelo: Salto de Temperatura
en extremo frio
Salto de Temperatura
en extremo caliente
Flujos contracorriente:
Con estos saltos:

14. MLDT= media logarítmica de la diferencia de temperaturas en los
extremos.
Si es cercano a se tomará el salto aritmético
El calor transferido de un fluido a otro se puede conocer a partir de
una balance de energía en estado estacionario
Q= calor transferido por el fluido 1 al 2= calor incorporado por el
fluido 2
Flujos Capacidades
Caloríficas
másicos