PROYECTO TERMODINAMICAINTERCAMBIADOR DE CALOR DE AGUA.

Presentado por:

EMILIANO HOLGUIN DIAZCAROLINA CASTILLO RODRIGUEZIVAN HERNEY HERNANDEZMIGUEL FERNANDO BUITRAGO

Presentado a:XIMENA RIVERA GUIO

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIAESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIASOGAMOSO2014

1. INTRODUCCION

Un intercambiador de calor es un dispositivo que permite la transferencia de calor de un fluido ms caliente a otro menos caliente, la transmisin de calor en estos aparatos e bsicamente por conduccin y por convencin.

El calor puede ser transferido por conveccin, y conduccin. la conveccin del calor es la transferencia al movimiento del fluido el cual se mueve sobre una superficie ya sea recibiendo o entregando calor, y la conduccin es la transferencia de energa de un fluido a otro o de una molcula a otra en esta mquina observamos que la perdida de energa es producida por mediante la conduccin y la convencin, debido al intercambio energtico es proporcional a la diferencia d la T, entre los diferentes fluidos.

Estas mquinas cumplen con muchos propsitos en los diferentes procesos industriales y son viables debido a sus beneficios como la disminucin de los costos de produccin, al ahorrar combustibles, o la obtencin de una temperatura optima en un fluido

Con este proyecto queremos demostrar los diferentes cambios de temperatura que se dan en este sistema, su funcionamiento, servicios y beneficios.

TABLA DE CONTENIDOTabla de contenido1. INTRODUCCION22.1OBJETIVOS ESPECIFICOS:43. LEY CERO54. Equilibrio trmico55.CAMBIO DE TEMPERATURA56. CONFIGURACIONES DE LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR66.1Intercambiadores directos:66.2Intercambiadores indirectos:66.3. Flujo cruzado.77. Regenerativos.79. TORRES DE ENFRIAMIENTO99.1Torres de circulacin natural.99.2. Torres de tiro mecnico99.3 Tiro forzado:109.4Otros tipos: Torres de flujo cruzado.1110. Intercambiadores de calor.1211. Variacin de la temperatura:12

2. OBJETIVO GENERAL

Mediante la ley cero que es el equilibrio trmico entre dos sistemas dar a conocer el uso y funcionamiento de los intercambiadores de calor para los procesos industriales.

2.1OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Evaluar el performance de Intercambiadores de calor en flujo contracorriente.Observar los cambios en el proyecto entre la fase directa e indirecta.Evaluar el perfil de temperaturas en una Cmara de Conservacin en distintos puntos del Sistema en funcin del tiempo a medida de que se alcanza !a temperatura mnima con carga. As como cuando se alcanza nuevamente la temperatura ambiental.

3. LEY CERO

La ley cero de la termodinmica establece que si un cuerpo A se encuentra a la misma temperatura que un cuerpo B y este tiene la misma temperatura que un tercer cuerpo C, entonces, el cuerpo A tendr la misma temperatura que el cuerpo C. Por lo cual estaremos seguros de que tanto el cuerpo A, como el B y C, estarn los tres, enequilibrio trmico. Es decir: el cuerpo A, B y C, tendrn igual temperatura.

4. Equilibrio trmicoSi dos o ms cuerpos se encuentran a diferente temperatura y son puestos en contacto, pasado cierto tiempo, alcanzarn la misma temperatura, por lo que estarn trmicamente equilibrados.Esta ley de latermodinmicaha sido utilizada en dispositivos como el termmetro para medir temperatura. A pesar de que el termmetro es primitivamente usado desde la poca de Galileo, esta ley fue enunciada mucho despus, por James Clerk Maxwell, y formulada como una ley posteriormente porRalph Fouler.

CAMBIO DE TEMPERATURA

La diferencia de temperatura es un factor muy influyente en la transferencia de calor. En el diseo del equipo para el traspaso de calor, a esta diferencia se le llama diferencia media de temperatura y es calculada a partir de las temperaturas de entrada y salida de los fluidos que intervienen en el intercambiador. Para hacer mayor uso de la diferencia de temperatura entre las dos corrientes en un intercambiador, se disean los intercambiadores de un modo que las corrientes fluyan en direcciones opuestas, es decir, a contracorriente.

6. CONFIGURACIONES DE LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR

En los intercambiadores de calor, las configuraciones de los dos flujos pueden ser en paralelo, a contracorriente, flujo combinado (paralelo y contracorriente) o flujos cruzados (movimiento ortogonal de los flujos) y directos.

6.1Intercambiadores directos:

En los intercambiadores de contacto directo sin almacenamiento de calor las corrientes contactan una con otra ntimamente, cediendo la corriente ms caliente directamente su calor a la corriente ms fra. Este tipo de intercambiador se utiliza naturalmente cuando las dos fases en contacto son mutuamente insolubles y no reaccionan una con otra.

6.2Intercambiadores indirectos:

En los sistemas aire-agua el intercambiador de contacto directo es de gran importancia ya que justo una de las fases (agua) se disuelve, o evapora, en la otra fase (aire). La torre de enfriamiento de agua, mostrada en la Fig. 2.3 es un ejemplo de este tipo, y de hecho representa el tipo ms ampliamente utilizado de intercambiador de calor en la industria.

6.3. Flujo cruzado.

En los intercambiadores de calor los fluidos pueden circular en direcciones ortogonales entre s, de manera que el flujo caliente y el flujo fro se cruzan (flujo cruzado).

El flujo cruzado se clasifica en mezclado (uno de los fluidos fluye libremente en direccin ortogonal al otro sin restricciones) y en no mezclado (se disponen unas placas para guiar el flujo de uno de los fluidos).

A continuacin se pueden ver dos imgenes para diferenciar los dos tipos de flujo cruzado:

7. Regenerativos.

En los regenerativos una corriente caliente de un gas transfiere su calor a un cuerpo intermedio, normalmente un slido, que posteriormente cede calor almacenado a una segunda corriente de un gas fro.

Regeneradores de calor o intercambiadores con almacenamiento de calor: a) los slidos que almacenan el calor estn quietos; b) los slidos que almacenan el calor circulan entre las corrientes paralelas caliente y fra.El tubo de calor transporta calor muy eficazmente desde un lugar a otro, y puesto que la resistencia principal a la transmisin de calor est en los dos extremos del tubo, donde el calor se toma y cede, en este trabajo utilizamos tubos de cobre en forma de espiral como se muestra en la figura. El fluido del tubo que hierve en un extremo y condensa en el otro acta transportando el calor con una circulacin de ida y vuelta.

Hiptesis de clculo.

A continuacin se explicarn las hiptesis que se utilizarn en los modelos matemticos de los intercambiadores de calor de tubos concntricos o doble tubo:1- Se trabaja en rgimen estacionario.2- La temperatura es en funcin de la longitud.3- E cintica es aproximadamente 0 ( Con dimetros de tubera iguales, tendremos velocidades iguales todo el tiempo).4- E potencial es aproximadamente 0 ( Da igual si el tubo se encuentra horizontal o vertical).5- La calor (q) de radiacin es aproximadamente de 0 (Materiales no radiantes y fluidos no radiantes).6- Las propiedades fsicas de los fluidos son constantes con la temperatura.7- Los coeficientes de conveccin (h) no son en funcin de la temperatura.8- Los coeficientes globales de paso de calor (U) no son en funcin de la temperatura.9- Se trabaja en condiciones adiabticas (No hay intercambio de calor con el entorno).

9. TORRES DE ENFRIAMIENTO

Las torres de enfriamiento son un tipo de intercambiadores de calor que tienen como finalidad quitar el calor de una corriente de agua caliente, mediante aire seco y fro, que circula por la torre.El agua caliente puede caer en forma de lluvia y al intercambiar calor con el aire fro, vaporiza una parte de ella, eliminndose de la torre en forma de vapor de agua.Las torres de enfriamiento se clasifican segn la forma de subministra miento de aire en:

9.1Torres de circulacin natural.

Atmosfricas: El movimiento del aire depende del viento y del efecto aspirante de los aspersores. Se utiliza en pequeas instalaciones. Depende de los vientos predominantes para el movimiento del aire.

Tiro natural: El flujo del aire necesario se obtiene como resultado de la diferencia de densidades, entre el aire ms fro del exterior y hmedo del interior de la torre. Utilizan chimeneas de gran altura para obtener el tiro deseado. Debido a las grandes dimensiones de estas torres se utilizan flujos de agua de ms de 200000gpm. Es muy utilizado en las centrales trmicas. A continuacin se muestra el funcionamiento de una torre de enfriamiento con tiro natural:

9.2. Torres de tiro mecnico

El agua caliente que llega a la torre es rociada mediante aspersores que dejan pasar hacia abajo el flujo del agua a travs de unos orificios.El aire utilizado en la refrigeracin del agua es extrado de la torre de cualquiera de las formas siguientes:

Tiro inducido: el aire se succiona a travs de la torre mediante un ventilador situado en la parte superior de la torre. Son las ms utilizadas. A continuacin se muestra el funcionamiento de las torres de tiro inducido:

9.3 Tiro forzado: El aire es forzado por un ventilador situado en la parte inferior de la torre y se descarga por la parte superior. A continuacin se muestra el funcionamiento de las torres de tiro forzado.

9.4Otros tipos: Torres de flujo cruzado.

El aire entra por los lados de la torre fluyendo horizontalmente a travs del agua que cae. Estas torres necesitan ms aire y tienen un coste de operacin ms bajo que las torres a contracorriente. A continuacin se muestra el funcionamiento de las torres de flujo cruzado.

10. Intercambiadores de calor.

TRANFERENCIA DE CALOR: Es una parte esencial de cualquier anlisis. Recordando lo visto en el tema de conduccin, este coeficiente se define en trminos de la resistencia trmica total para transferencia de calor, en este caso, entre dos fluidos.

11. Variacin de la temperatura:

La figura muestra un intercambiador sencillo nanotubo por la parte superior de la coraza entra el fluido caliente y por el tubo concntrico entra el fluido fro. La figura muestra la variacin de temperatura a travs de la pared del tubo y el circuito trmico correspondiente. El calor fluye por conveccin a travs del fluido caliente, por conduccin a travs de la pared del tubo y por conveccin al fluido fro. Como resultado de este proceso, la temperatura del fluido fro se eleva a medida que ste gana energa a su paso por el tubo y el fluido caliente disminuye su temperatura a medida que ste pierde energa a su paso por el tubo.Tce

Tfs

Tcs

s

TceT1 TcTfsTfTEMPERATURATfe T2

LONGITUD

El coeficiente global de transferencia de calorEl coeficiente global de transferencia de calor en una pared cilndrica depende del rea en funcin de la cual se exprese : Coeficiente global de transferencia de calor en un intercambiador:

Donde los subndices c y h indican el fluido fro y caliente (cold y hot), respectivamente, y Rw es la resistencia trmica de conduccin

CONCLUSIONES

Damos gracias a la ingeniera Ximena por ayudarno0s en todos los temas correspondientes a termodinmica. Conocer los todos los procesos de la termodinmica en adaptarlos a un proyecto real.

ANEXOS.