Intercambiador de calor de tubos concéntricos
BALANCE DE CALOR TOTAL EN EL INTERCAMBIADOR: Q h : Calor que cede el fluído caliente Qh = (mCp)h (Thin – Thout) Q c = Calor que absorbe el fluído frío Qh =((mCp)c (Tcout – Tcin) Si no hay pérdidas importantes de calor: Qh = Qc = QT (Balance de calor total del intercambiador) BALANCE DIFERENCIAL DE CALOR EN AREA dA: dq = (mCp)h dTh (calor cedido por fluído caliente) dq = (mCp)c dTc (calor absorbido por fluído frío) Ec.1 Ec.2 Ec. 3 Ec.4 Ec.5
La velocidad de transferencia de calor en dA es: Si: Entonces: Pero de balances diferenciales se tiene que: Luego: Ec. 8
De balance global (Ec 1: Ec. 2): Sustituyendo (mCp)h/(mCp)c en Ec. 8: Luego: Reemplazando dq de Ec. 5:
Reordenando y suponiendo UO constante a lo largo del intercambiador: De donde se tiene que: Con:
En el caso de que el coeficiente UO varía alo largo del intercambiador se puede tomar los valores en los extremos 1 y 2 y calcular en forma mas precisa como: Si T1=T2= T, entonces: QT = UOAO T Estas ecuaciones son válidas para flujo paralelo (co-corriente), flujo contracorriente, condensadores y evaporadores (ver siguiente diapositiva)
Perfiles de temperatura en intercambiadores de calor