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Clase transferencia de cal, Monografías, Ensayos de Termodinámica

Clase transferencia de calor Clase transferencia de calor

Tipo: Monografías, Ensayos

2020/2021

Subido el 22/01/2023

Michael_Hebran_33
Michael_Hebran_33 🇵🇪

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TERMODINAMICA
INTERCAMBIADOR DE CALOR
1. Clasificación de equipos de transferencia de calor
El intercambiador de calor es un equipo de transferencia de calor empleado en procesos químicos
con la finalidad de intercambiar calor entre dos corrientes de un proceso. Cuando se desea calentar un
fluido, se emplean calentadores haciendo uso de vapor de agua, o en el caso de refinerías de petróleo,
el aceite caliente recirculado cumple la misma función. Los enfriadores cumplen funciones opuestas a la
anterior, empleándose agua y aire como medios principales de refrigeración.
Para clasificar los equipos de transferencia de calor no existe un criterio único; en este tema se
tratarán las clasificaciones más usuales.
1.1 Según el tipo de servicio
Enfriador:
Es una unidad en la cual una corriente de proceso intercambia calor con agua o aire sin que
ocurra cambio de fase.
Calentador:
Un calentador es un intercambiador de calor que aumenta la entalpia de una corriente, sin que
normalmente ocurra un cambio de fase. Como fuente de calor se utiliza una corriente de servicio, la
cual puede ser vapor de agua, aceite caliente, fluidos especiales para transferencia de calor o una
corriente de proceso de entalpia alta, por ejemplo, la descarga de un reactor operado a
temperaturas elevadas.
Refrigerador:
Es una unidad que utiliza una sustancia refrigerante para enfriar un fluido, hasta una
temperatura menor que la obtenida si se utilizara aire o agua como medio de enfriamiento.
Condensador:
Es una unidad en la cual los vapores de proceso se convierten total o parcialmente en líquidos.
Generalmente se utiliza agua o aire como medio de enfriamiento. El termino condensador de
superficie se refiere específicamente a aquellas unidades de carcaza y tubos que se utilizan para la
condensación del vapor de desecho, proveniente de las máquinas y de las turbinas a vapor. Un
condensador de contacto directo es una unidad en la cual el vapor es condensado mediante
contacto con gotas de agua.
Evaporador:
Los evaporadores son intercambiadores diseñados específicamente para aumentar la
concentración de las soluciones acuosas mediante la evaporación de una parte del agua.
Vaporizador:
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TERMODINAMICA

INTERCAMBIADOR DE CALOR

1. Clasificación de equipos de transferencia de calor

El intercambiador de calor es un equipo de transferencia de calor empleado en procesos químicos con la finalidad de intercambiar calor entre dos corrientes de un proceso. Cuando se desea calentar un fluido, se emplean calentadores haciendo uso de vapor de agua, o en el caso de refinerías de petróleo, el aceite caliente recirculado cumple la misma función. Los enfriadores cumplen funciones opuestas a la anterior, empleándose agua y aire como medios principales de refrigeración. Para clasificar los equipos de transferencia de calor no existe un criterio único; en este tema se tratarán las clasificaciones más usuales.

1.1 Según el tipo de servicio

• Enfriador:

Es una unidad en la cual una corriente de proceso intercambia calor con agua o aire sin que ocurra cambio de fase.

  • Calentador: Un calentador es un intercambiador de calor que aumenta la entalpia de una corriente, sin que normalmente ocurra un cambio de fase. Como fuente de calor se utiliza una corriente de servicio, la cual puede ser vapor de agua, aceite caliente, fluidos especiales para transferencia de calor o una corriente de proceso de entalpia alta, por ejemplo, la descarga de un reactor operado a temperaturas elevadas.
  • Refrigerador: Es una unidad que utiliza una sustancia refrigerante para enfriar un fluido, hasta una temperatura menor que la obtenida si se utilizara aire o agua como medio de enfriamiento.
    • Condensador: Es una unidad en la cual los vapores de proceso se convierten total o parcialmente en líquidos. Generalmente se utiliza agua o aire como medio de enfriamiento. El termino condensador de superficie se refiere específicamente a aquellas unidades de carcaza y tubos que se utilizan para la condensación del vapor de desecho, proveniente de las máquinas y de las turbinas a vapor. Un condensador de contacto directo es una unidad en la cual el vapor es condensado mediante contacto con gotas de agua.
  • Evaporador: Los evaporadores son intercambiadores diseñados específicamente para aumentar la concentración de las soluciones acuosas mediante la evaporación de una parte del agua.
  • Vaporizador:

Es un intercambiador que convierte líquido a vapor. El termino vaporizador se refiere normalmente a aquellas unidades que manejan líquidos diferentes al agua.

  • Rehervidor: Es un vaporizador que suministra el calor latente de vaporización al fondo (generalmente) de una torre fraccionadora. Hay dos tipos generales de rehervidores, aquellos que envían dos fases a la torre para separar el vapor del líquido y los que retornan vapor solamente. Los primeros pueden operar mediante circulación natural (comúnmente llamados termosifones) o circulación forzada. Los termosifones son los tipos de rehervidores más comunes. Los termosifones horizontales donde la vaporización ocurre en el lado de la carcaza, son los más utilizados en la industria petrolera. En los del tipo vertical, la vaporización ocurre en el lado de los tubos y se utilizan preferiblemente en las industrias químicas. En un termosifón, se debe disponer de suficiente cabezal a fin de mantener la circulación natural del líquido a evaporar. Los rehervidores de circulación forzada requieren de una bomba para impulsar el líquido a evaporar a través del intercambiador. Este tipo de rehervidor no se utiliza con mucha frecuencia, debido a los costos adicionales del bombeo, sin embargo, en algunos casos pueden requerirse para vencer limitaciones del cabezal hidrostático y los problemas de circulación. Los rehervidores que retornan vapor a la torre se denominan rehervidores de marmita (Kettle Reboilers). La mejor manera de describir la operación de estos es comparándola con una paila u olla hirviendo.
  • Generadores de vapor: Son un tipo especial de vaporizadores usados para producir vapor de agua. Como fuente de calor se utiliza generalmente el calor en exceso que no se requiere para el proceso; de allí que a estos rehervidores se les llame comúnmente “Calderas de recuperación de calor”. Al igual que los rehervidores los generadores de vapor pueden ser del tipo Kettle, de circulación forzada o termosifones.
  • Sobrecalentador: Un sobrecalentador calienta el vapor por encima de su temperatura de saturación. En teoría, el diseño de todos estos equipos es parecido, sin embargo, los cálculos de los coeficientes de transferencia de calor difieren unos de otros. Por ejemplo, hay que considerar si existe o no cambio de fase, el régimen de flujo, si el fluido es multicomponente, etc.

1.2 De acuerdo al proceso de transferencia

  • De contacto directo: Este tipo de intercambiador, el calor es transferido por contacto directo entre dos corrientes distintas fases (generalmente un gas y un líquido de muy baja presión de vapor) fácilmente