COMPONENTES DE
SISTEMAS DE
ENERGÍA - 5
Intercambiadores
de calor
Ayudas visuales para el instructor
Calor, trabajo y energía. Primer curso de termodinámica
© 2001, F. A. Kulacki
Capítulo 4. Módulo 11. Transparencia ‹#›
Aparatos de ingeniería de flujo estable - 5. Intercambiadores de calor
El intercambiador de
calor genérico...
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Capítulo 4. Módulo 11. Transparencia ‹#›
Aparatos de ingeniería de flujo estable - 5. Intercambiadores de calor
Tipos genéricos
de intercambiadores de calor
Fluidos mixtos
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Capítulo 4. Módulo 11. Transparencia ‹#›
Aparatos de ingeniería de flujo estable - 5. Intercambiadores de calor
Tipos genéricos de
intercambiadores de calor
Dos fluidos, no mezclados. Flujo cruzado.
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Capítulo 4. Módulo 11. Transparencia ‹#›
Aparatos de ingeniería de flujo estable - 5. Intercambiadores de calor
Tipos genéricos de
intercambiadores de calor
Dos fluidos, no
mezclados.
Concha y tubo.
Flujo paralelo.
Dos fluidos, no
mezclados.
Concha y tubo.
Contraflujo.
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Capítulo 4. Módulo 11. Transparencia ‹#›
Aparatos de ingeniería de flujo estable - 5. Intercambiadores de calor
El problema fundamental del
intercambio de calor
m A
P A ,1
h A ,1
T A ,1
m B
PB , 2
hB ,2
TB ,2

Salida

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Entrada
Fluido “A”
Q A  B
Fluido “B”


m A
PA , 2
h A,2
T A,2
m A
PB ,1
h B ,1
T B ,1
Capítulo 4. Módulo 11. Transparencia ‹#›
Aparatos de ingeniería de flujo estable - 5. Intercambiadores de calor
Análisis general del
intercambiador tipo
concha y tubo...
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Capítulo 4. Módulo 11. Transparencia ‹#›
Aparatos de ingeniería de flujo estable - 5. Intercambiadores de calor
Tipos genéricos de
intercambiadores de calor
Dos fluidos, no
mezclados.
Concha y tubo.
Flujo paralelo.
Dos fluidos, no
mezclados.
Concha y tubo.
Contraflujo.
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Aparatos de ingeniería de flujo estable - 5. Intercambiadores de calor
Intercambiador de calor
tipo concha y tubo.
Contraflujo.
Sale fluido B,
TBo , pBo, hBo
Sale fluido A,
TAo, pAo, hAo
Entra fluido A,
TAi, pAi, hAi , m A
Entra fluid B,
TBi , pBi , hBi , m B
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Capítulo 4. Módulo 11. Transparencia ‹#›
Aparatos de ingeniería de flujo estable - 5. Intercambiadores de calor
Supuestos del análisis
•
•
•
•
•
•
No hay transferencia de trabajo.
Estado estable
Pérdida de calor despreciable.
Cambios despreciables de la EP y la EC.
Basta el análisis compacto.
Las propiedades se definen en las entradas
para ambas corrientes de fluido.
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Conservación de la masa
2
0 

 A ,i
m
i 1
2
0 

 B ,i
m
i 1
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Balances de energía
0  Q A  B  W A 
=0
0  Q B  A  W B 
=0
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2
 m A ,i h A
 ke A  pe A  i
i 1
2
 m h
B ,i
B
 ke B  pe B i
i 1
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Balances combinados de masa y
energía
2
0

m A , i  h A  ke A  pe A i 
i 1
2
 m h
B ,i
B
 ke B  pe B i
i 1
Obsérvese Q A  B   Q B  a
que
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Balances combinados de masa
y energía
m A 1  m A 2
m B 1  m B 2
0  m A ( h A 1  h A 2 )  m B ( h B 1  h B 2 )
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Análisis general del
intercambiador de
calor con fluidos
mezclados...
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Tipos genéricos de intercambiadores
de calor
A
B
C
Fluidos mezclados
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Supuestos
•
•
•
•
•
•
No hay transferencia de trabajo.
Estado estable
Pérdida despreciable de calor.
Se desprecian los cambios de EP y EC.
Basta el análisis compacto.
Las propiedades se definen en las entradas
para ambas corrientes de fluido.
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Conservación de la masa
A
3
0

m i
B
C
i 1
0  m A  m B  m C
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Balance de energía
3
0  Q VC  W VC 
 m h
i
i
i 1
0  m A h A  m B h B  m C hC
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Balances combinados de masa
y energía
0  m A h A  m B h B  m C hC
hC 
m A h A  m B h B
m A  m B
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Aparatos de ingeniería de flujo estable - 5. Intercambiadores de calor
Términos y conceptos clave
Intercambiador de calor de flujo cruzado
Intercambiador de calor de contraflujo
Intercambiador de calor con fluidos mezclados
Intercambiador de calor con fluidos no mezclados
Intercambiador de calor de flujo paralelo
Intercambiador de calor de concha y tubo
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