Un intercambiador de calor es un equipo que transfiere continuamente calor de un medio a otro. Hay dos tipos principales de intercambiadores de calor: directos e indirectos.
- Intercambiador de calor directo, donde ambos medios se encuentran en contacto directo el uno con el otro. Se da por hecho que los fluidos no se mezclan entre sí. Un ejemplo de este tipo de intercambiador de calor es una torre de refrigeración, en la que el agua se enfría mediante el contacto directo con el aire.
- Intercambiador de calor indirecto, en el que dos fluidos se encuentran separados por una pared a través de la cual se transfiere el calor.
Los intercambiadores de calor indirectos están disponibles en varios tipos principales (placa, carcasa, tubo, tubo corrugado, espiral, etc.). En general, el tubo de acero corrugado ofrece la mejor solución a los problemas térmicos, brindando los límites más amplios de presión y temperatura.
Principios de funcionamiento
En un intercambiador de calor indirecto, el calor se transfiere principalmente a través de conducción y convección:
- Conducción: El calor se transfiere a través de las paredes del intercambiador de calor.
- Convección: El calor se transfiere entre las paredes del intercambiador y los fluidos en movimiento.
Todo se basa en la teoría de la transferencia de calor
Las leyes naturales de la física siempre permiten que la energía de conducción en un sistema fluya hasta que se alcance el equilibrio. El calor abandona el cuerpo más caliente o el fluido más caliente, siempre que haya una diferencia de temperatura y se transfiera al medio frío.
Un intercambiador de calor sigue este principio en su esfuerzo por alcanzar la ecualización. Con un intercambiador de calor, el calor penetra en la superficie, lo que separa el medio caliente del frío con mucha facilidad.
Por lo tanto, es posible calentar o enfriar fluidos o gases que tengan niveles de energía mínimos. La teoría de la transferencia de calor de un medio a otro, o de un fluido a otro, está determinada por varias reglas básicas:
- El calor siempre se transferirá de un medio caliente a un medio frío.
- Siempre debe haber una diferencia de temperatura entre los medios.
- El calor perdido por el medio caliente es igual a la cantidad de calor ganado por el medio frío, excepto por las pérdidas a los alrededores.
Tipos comunes de intercambiadores de calor indirectos
Intercambiador de calor de tubos concéntricos (Doble Tubo):
- Consiste en un tubo dentro de otro tubo más grande.
- Uno de los fluidos fluye por el tubo interior y el otro fluye por el espacio anular entre los dos tubos.
- Pueden configurarse en flujo paralelo o contraflujo.
Intercambiador de calor de carcasa y tubos:
- Compuesto por un haz de tubos contenidos en una carcasa.
- Un fluido circula por los tubos y el otro fluido circula por la carcasa alrededor de los tubos.
- La configuración puede ser de flujo paralelo, contraflujo o flujo cruzado.
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