10 diciembre 2013

El cálculo de U en los intercambiadores de Calor



Él área de superficie A de un intercambiador de calor requerido para un servicio viene determinada por:
Donde:
Q = Tasa de transferencia de calor
U = Coeficiente de transferencia de calor total medio
∆Tm = Diferencia de temperatura media.
Para un servicio de transferencia de calor dado con tasas de caudal másico y temperaturas de entrada y salida conocidas la determinación de Q es fácil y ∆Tm puede ser fácilmente calculada si se selecciona una disposición de caudal (ej. diferencia temperatura media logarítmica para caudal en contracorriente o cocorriente. Esto es diferente para el coeficiente de transferencia de calor total. La determinación de U es a menudo tediosa y necesita datos no todavía disponibles en etapas preliminares de diseño. La siguiente es una tabla con valores para diferentes aplicaciones y tipos de intercambiadores de calor.
Los rangos dados en la tabla son una indicación por el orden de magnitud. Los valores inferiores son condiciones no favorables tales como velocidades de caudal bajos, altas viscosidades, y resistencia al fouling adicional. Los valores más altos son para las condiciones más favorables. Los coeficientes de equipo actual pueden ser más pequeños o más grandes que los valores listados.
Valores típicos de coeficientes de transferencia de calor en intercambiadores de calor
Tipo
Aplicaciones y condiciones
U 
W/(m2 K)1)
U 
Btu/(ft2 °F h)1)
Tubular, calentamiento o enfriamiento
Gases a presión atmosférica en el interior o exterior de los tubos
5-35
1-6

Gases a alta presión en tubos interiores y exteriores
150-500
25-90

Gas a alta presión en el interior y exterior de tubos
15-70
3-15

Tubos con gas a alta presión en el interior líquidos en el exterior
200-400
35-70

Líquidos en el interior y exterior de los tubos.
150-1200
25-200

Vapor en el exterior y líquido en el interior.
300-1200
50-200
Tubular, condensación
Vapor en el exterior y agua de refrigeración en el interior de los tubos.
1500-4000
250-700

Vapores orgánicos o amoniaco en el exterior y agua de refrigeración en el interior de los tubos
300-1200
50-200
Tubular, evaporación
Vapor en el exterior y líquido altamente viscoso en el interior de los tubos,
300-900
50-150

Vapor en el exterior y líquido de baja viscosidad en el interior de los tubos, circulación natural.
600-1700
100-300

Vapor en el exterior y líquido en el interior de los tubos, circulación forzada
900-3000
150-500
Intercambiadores de calor refrigerados por agua
Refrigeración de agua
600-750
100-130

Refrigeración de hidrocarburos ligeros líquidos.
400-550
70-95

Refrigeración de alquitrán.
30-60
5-10

Refrigeración de aire del gas de los humos.
60-180
10-30

Refrigeración de gases de hidrocarburos.
200-450
35-80

Condensación de vapor de baja presión.
700-850
125-150

Condensación de vapores orgánicos.
350-500
65-90
Intercambiador de calor de placas
Líquido a líquido.
1000-4000
150-700
Intercambiador de calor de espiral
Líquido a líquido.
700-2500
125-500

Vapor de condensación a líquido.
900-3500
150-700

Bibliografía:

U in Heat Exchangers. Cheresources.
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