Enginyeria Trmica

Tema 2. Equips de transferncia de calor

Joan GrauEUETIB-CEIBUPC

Joan Grau2

Equips de transferncia de calor

Bescanviadors de calor

Psicometria

Torres de refrigeraci

Joan Grau3

1. Classificaci dels bescanviadors Els bescanviadors estan destinats a optimitzar el

bescanvi de calor entre dos fluids. Si hi ha canvi de fase s'anomenen evaporadors i

condensadors. El balan de potncies entre tots dos fluids sense

prdues d'energia s: Q = mC hC1 hC2 = mF hF2 hF1

La classificaci es pot realitzar des de diferents punts de vista: Segons la forma Segons la utilitzaci Segons la direcci del flux dels

fluid

hC1

hC2

hF1 hF2

Joan Grau4

1. Classificaci dels bescanviadors Segons la forma

Bescanviadors de tubs concntrics

Bescanviadors de carcassa i tubs

Bescanviadors de plaques

Joan Grau5

1. Classificaci dels bescanviadors Segons la utilitzaci

Recuperadors entlpics Preescalfadors d'aigua i

d'aire Segons la direcci del flux

dels fluids Bescanviadors de flux

parallel Bescanviadors de flux a

contracorrent Bescanviadors de flux creuat

Joan Grau6

2. Anlisis trmica Noms s'estudiaran en aquest apartat els

bescanviadors sense canvi de fase Bescanviador de flux parallel

T 1= T C1 T F1T 2= T C2 T F2

La taxa de calor transmesa s:

Q =U m AT 2 T 1

lnT 2T 1

U mCoeficient global promig de transferncia de calor

A rea per la que es bescanvia la calor

Definim: diferncia de temperatura mitja logartmica T ml =T 2 T 1

lnT 2T 1La taxa de calor passa a ser: Q =U m A T ml

Joan Grau7

2. Anlisis trmica Bescanviador de flux a contra corrent

Formulaci general

La taxa de calor transmesa segueix la mateixa expressi que pel flux parallelNoms canvia la definici dels increments de temperatura

T 1 = T C1 T F2T 2= T C2 T F1

Definim: diferncia de temperatura mitja logartmica

Q = Um A F T ml

Per qualsevol tipus de bescanviador s'utilitza la segent frmula

La F es correspon a un factor corrector de la temperatura mitja logartmica del cas a contracorrent.

T ml =T 2 T 1

lnT 2T 1

Joan Grau8

2. Anlisis trmica Obtenci del factor F

Joan Grau9

3. Eficincia d'un bescanviador de calor Els bescanviadors es poden treballar fent us d'un

balan de potncies simple

La darrera expressi s'utilitza quan es saben les dues temperatures d'entrada.

L'expressi no t en compte les caracterstiques del bescanviador.

Si posem les dues temperatures d'entrada i en suposem una a la sortida obtenim l'altra.

Ara ens faltar un bescanviador que pugui fer aquesta tasca.

Una altra forma d'abordar el problema s a partir de l'eficincia.

Q = mC c pC T C1 T C2 = mF c pF T F2 T F1

Joan Grau10

3. Eficincia d'un bescanviador de calor L'eficincia d'un bescanviador es defineix com:

= QCmin T C1 T F1

CCm c pCCFm c pF

Definim

Cminmnim entre CC i C F

Es pot obtenir l'eficincia per diferents tipologies de bescanviadors. Treballarem a partir de grfiques.

S'utilitzar el nombre d'unitats de transferncia de calor (NUT) definit com

NUT =U m ACmin

Joan Grau11

3. Eficincia d'un bescanviador de calor Eficincia d'un bescanviador de flux parallel.

Joan Grau12

3. Eficincia d'un bescanviador de calor Eficincia d'un bescanviador de flux a contracorrent.

Joan Grau13

3. Eficincia d'un bescanviador de calor Eficincia d'un bescanviador de carcassa i tubs. Un

pas per la carcassa i un nombre parell de passos dels tubs.

Joan Grau14

3. Eficincia d'un bescanviador de calor Eficincia d'un bescanviador de carcassa i tubs. Dos

passos per la carcassa i un nombre parell de passos dels tubs.

Joan Grau15

3. Eficincia d'un bescanviador de calor Clcul de l'rea de bescanvi a partir de la DTML

Joan Grau16

3. Eficincia d'un bescanviador de calor Clcul de l'rea de bescanvi a partir de l'eficincia

Diapositiva 1Diapositiva 2Diapositiva 3Diapositiva 4Diapositiva 5Diapositiva 6Diapositiva 7Diapositiva 8Diapositiva 9Diapositiva 10Diapositiva 11Diapositiva 12Diapositiva 13Diapositiva 14Diapositiva 15Diapositiva 16