Un intercambiador de calor es un
dispositivo diseñado para transferir calor entre dos medios, transfiriendo calor de un fluido que por lo general está caliente
a otro fluido que está frío y necesita ser calentado. La transferencia de calor
se realiza a través de una pared metálica o de un tubo que separa ambos
fluidos.
Las aplicaciones de los intercambiadores
de calor son muy variadas y reciben diferentes nombres:
• Condensador: Condensa un vapor o
mezcla de vapores.
• Enfriador: Enfría un fluido
por medio de agua.
•
Calentador:
Aplica calor sensible a un fluido.
El símbolo gráfico utilizado para representar un intercambiador de calor es el siguiente
Los
intercambiadores de calor pueden ser de contacto directo o indirecto
Intercambiadores de contacto directo: en este tipo de
intercambiador, el calor es transferido por contacto directo entre dos
corrientes de distintas fases(generalmente un gas y un líquido de muy baja
presión de vapor) fácilmente separables después del proceso de transferencia de
energía.
La ecuación de continuidad para una cámara de mezcla es la siguiente:
Tomando en cuenta lo descrito en las propiedades de entrada y salida de las cámaras de mezcla, la primera Ley de la termodinámica que obtenemos es:
Intercambiador de contacto indirecto: en los intercambiadores de este tipo las corrientes permanecen separada y la transferencia de calor se realiza a través de una pared divisora, o desde el interior hacia el exterior de la pared de una forma no continua.
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Propiedades
de entrada
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Propiedades
de Salida
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- La
presión va a se igual tanto en la entrada como en la salida
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- Dentro de la cámara de mezcla no se
produce trabajo, por lo tanto W1-2=0
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- Es
un proceso adiabático
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La
energía cinética y la energía potencial se desprecian en el análisis de las
cámaras de mezcla.
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La ecuación de continuidad para una cámara de mezcla es la siguiente:
Tomando en cuenta lo descrito en las propiedades de entrada y salida de las cámaras de mezcla, la primera Ley de la termodinámica que obtenemos es:
Intercambiador de contacto indirecto: en los intercambiadores de este tipo las corrientes permanecen separada y la transferencia de calor se realiza a través de una pared divisora, o desde el interior hacia el exterior de la pared de una forma no continua.
Imagen que muestra la interacción de dos fluidos en un intercambiador de calor indirecto
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Propiedades
de entrada
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Propiedades
de Salida
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- La
presión de entrada es casi igual a la de salida, asumiremos que es igual para
motivos de análisis.
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- La temperatura con la que sale uno de los
fluidos será mayor a la que entra, un fluido respecto al otro.
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- El
fluido entre en forma de líquido saturado o vapor saturado
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El
fluido sale en forma de líquido saturado si es condensador y de vapor saturado si es evaporador.
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La ecuación de continuidad para un intercambiador de contacto indirecto en donde hay dos fluidos, uno que entra caliente y otro que se encuentra en el intercambiador que sería el encargado de enfriar es:
Cabe destacar que si analizamos un intercambiador de contacto indirecto como el mostrado en la figura, en donde entran dos fluidos y salen esos mismos fluidos nos resulta una ecuación de continuidad como la siguiente:
Referente a la primera Ley de la termodinámica, obtenemos tres formas de analizarlas:
- Analizando uno de los fluidos "A"
- Analizando el fluido "B"
- Analizando ambos fluidos a la vez:
En el video presentado a continuación podemos observar de manera más general lo que son los intercambiadores de calor
En el siguiente link presentado podemos apreciar una muy buena
presentación acerca de los intercambiadores de calor, sea de contacto directo o
indirecto en el que se detalla de manera bastante simplificada su
funcionamiento.
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