PROYECTO TERMODINAMICA INTERCAMBIADOR DE CALOR DE AGUA.
Presentado por:
EMILIANO HOLGUIN DIAZ CAROLINA CASTILLO RODRIGUEZ IAN HERNEY HERNANDEZ MIGUEL !ERNANDO BUITRAGO
Presentado a: "IMENA RIERA GUIO
UNIERSIDAD UNIERSID AD NACIONAL NA CIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA SOGAMOSO #$%&
1. INTRODUCCION
Un 'nter(a)*'ador de (a+or es ,n d'spos't'-o ,e per)'te +a trans/eren('a de (a+or de ,n /+,'do )0s (a+'ente a otro )enos (a+'ente1 +a trans)'s'2n de (a+or en estos aparatos e *0s'(a)ente por (ond,(('2n 3 por (on-en('2n.
E+ (a+or p,ede ser trans/er'do por (on-e(('2n1 3 (ond,(('2n. +a (on-e(('2n de+ (a+or es +a trans/eren('a a+ )o-')'ento de+ /+,'do e+ (,a+ se ),e-e ),e-e so*re ,na ,na s,per/'('e 3a sea sea re('*'end re('*'endo o o entre4ando entre4ando (a+or1 (a+or1 3 +a (ond,((' (ond,(('2n 2n es +a trans/eren trans/eren('a ('a de ener45a ener45a de ,n /+,'do a otro o de ,na )o+6(,+a )o+6(,+a a otra en esta )0,'na o*ser-a)os o*ser-a)os ,e +a perd'da perd'da de ener ener45 45a a es prod prod,( ,('d 'da a por por )ed' )ed'an ante te +a (ond (ond,( ,((' ('2n 2n 3 +a (on(on-en en(' ('2n 2n11 de*' de*'do do a+ 'nter(a)*'o ener46t'(o es propor('ona+ a +a d'/eren('a d +a T1 entre +os d'/erentes /+,'dos. Esta Estas s )0, )0,'n 'nas as (,)p (,)p+e +en n (on (on ),(7 ),(7os os prop prop2s 2s't 'tos os en +os +os d'/e d'/ere rent ntes es pro( pro(es esos os 'nd,str'a+es 3 son son -'a*+es de*'do a s,s *ene/'('os *ene/'('os (o)o +a d's)'n,('2n de +os (ostos (ostos de prod,(('2n1 a+ a7orrar (o)*,st'*+es1 o +a o*ten('2n de ,na te)perat,ra opt')a en ,n /+,'do Con este pro3e(to ,ere)os de)ostrar +os d'/erentes (a)*'os de te)perat,ra ,e se dan en este s'ste)a1 s, /,n('ona)'ento1 ser-'('os 3 *ene/'('os.
TABLA DE CONTENIDO
Tabla de contenido 1. INTRODUCCION....................................................................................................... 2 2.1OBJETIVOS ESPECIFICOS:.................................................................................... 4 3. LEY CERO................................................................................................................ 5 4. Equilibri !"r#i$.................................................................................................... 5 5.C%&BIO DE TE&PER%TUR%.......................................................................................5 '. CONFI(UR%CIONES DE LOS INTERC%&BI%DORES DE C%LOR..................................' '.1I)!*r$+#bi+,r*- ,ir*$!-:..................................................................................' '.2I)!*r$+#bi+,r*- i),ir*$!-:...............................................................................' '.3. Flu $ru/+,.....................................................................................................0 0. R**)*r+!i-......................................................................................................... 0 . TORRES DE ENFRI%&IENTO..................................................................................... .1Trr*- ,* $ir$ul+$i) )+!ur+l............................................................................... .2. Trr*- ,* !ir #*$)i$..................................................................................... .3 Tir 6r/+,:..................................................................................................... 17 .4O!r- !i8-: Trr*- ,* 9u $ru/+,...................................................................11 17. I)!*r$+#bi+,r*- ,* $+lr...................................................................................12 11. V+ri+$i) ,* l+ !*#8*r+!ur+:...............................................................................12
2. OBJETIVO GENERAL
Med'ante +a +e3 (ero ,e es e+ e,'+'*r'o t6r)'(o entre dos s'ste)as dar a (ono(er e+ ,so 3 /,n('ona)'ento de +os 'nter(a)*'adores de (a+or para +os pro(esos 'nd,str'a+es.
2.1OBJETIVOS ESPECIFICOS:
E-a+,ar e+ per/or)an(e de Inter(a)*'adores de (a+or en /+,8o (ontra(orr'ente. O*ser-ar +os (a)*'os en e+ pro3e(to entre +a /ase d're(ta e 'nd're(ta. E-a+,ar e+ per/'+ de te)perat,ras en ,na C0)ara de Conser-a('2n en d'st'ntos p,ntos de+ S'ste)a en /,n('2n de+ t'e)po a )ed'da de ,e se a+(an9a a te)perat,ra )5n')a (on (ar4a. As5 (o)o (,ando se a+(an9a n,e-a)ente +a te)perat,ra a)*'enta+.
3. LEY CERO
La +e3 (ero de +a ter)od'n0)'(a esta*+e(e ,e s' ,n (,erpo A se en(,entra a +a )'s)a te)perat,ra ,e ,n (,erpo B 3 este t'ene +a )'s)a te)perat,ra ,e ,n ter(er (,erpo C1 enton(es1 e+ (,erpo A tendr0 +a )'s)a te)perat,ra ,e e+ (,erpo C. Por +o (,a+ estare)os se4,ros de ,e tanto e+ (,erpo A1 (o)o e+ B 3 C1 estar0n +os tres1 en equilibrio térmico. Es de('r: e+ (,erpo A1 B 3 C1 tendr0n '4,a+ te)perat,ra.
4. Equilibrio térmico S' dos o )0s (,erpos se en(,entran a d'/erente te)perat,ra 3 son p,estos en (onta(to1 pasado ('erto t'e)po1 a+(an9ar0n +a )'s)a te)perat,ra1 por +o ,e estar0n t6r)'(a)ente e,'+'*rados. Esta +e3 de +a termodi!mic" 7a s'do ,t'+'9ada en d'spos't'-os (o)o e+ ter)2)etro para )ed'r te)perat,ra. A pesar de ,e e+ ter)2)etro es pr')'t'-a)ente ,sado desde +a 6po(a de Ga+'+eo1 esta +e3 /,e en,n('ada ),(7o desp,6s1 por ;a)es C+er< Ma=>e++1 3 /or),+ada (o)o ,na +e3 poster'or)ente por R"l#$ %ouler .
CA&BIO DE TE&'ERATURA La d'/eren('a de te)perat,ra es ,n /a(tor ),3 'n/+,3ente en +a trans/eren('a de (a+or. En e+ d'se?o de+ e,'po para e+ traspaso de (a+or1 a esta d'/eren('a se +e ++a)a d'/eren('a )ed'a de te)perat,ra 3 es (a+(,+ada a part'r de +as te)perat,ras de entrada 3 sa+'da de +os /+,'dos ,e 'nter-'enen en e+ 'nter(a)*'ador. Para 7a(er )a3or ,so de +a d'/eren('a de te)perat,ra entre +as dos (orr'entes en ,n 'nter(a)*'ador1 se d'se?an +os 'nter(a)*'adores de ,n )odo ,e +as (orr'entes /+,3an en d're(('ones op,estas1 es de('r1 a (ontra(orr'ente.
(. CON%I)URACIONE* DE LO* INTERCA&BIADORE* DE CALOR En +os 'nter(a)*'adores de (a+or1 +as (on/'4,ra('ones de +os dos /+,8os p,eden ser en para+e+o1 a (ontra(orr'ente1 /+,8o (o)*'nado @para+e+o 3 (ontra(orr'ente o /+,8os (r,9ados @)o-')'ento orto4ona+ de +os /+,8os 3 d're(tos.
.1Inte!ca"biado!e# di!ecto#: En +os 'nter(a)*'adores de (onta(to d're(to s'n a+)a(ena)'ento de (a+or +as (orr'entes (onta(tan ,na (on otra 5nt')a)ente1 (ed'endo +a (orr'ente )0s (a+'ente d're(ta)ente s, (a+or a +a (orr'ente )0s /r5a. Este t'po de 'nter(a)*'ador se ,t'+'9a nat,ra+)ente (,ando +as dos /ases en (onta(to son ),t,a)ente 'nso+,*+es 3 no rea(('onan ,na (on otra.
.2Inte!ca"biado!e# indi!ecto#: En +os s'ste)as a'rea4,a e+ 'nter(a)*'ador de (onta(to d're(to es de 4ran ')portan('a 3a ,e 8,sto ,na de +as /ases @a4,a se d's,e+-e1 o e-apora1 en +a otra /ase @a're. La torre de en/r'a)'ento de a4,a1 )ostrada en +a !'4. #. es ,n e8e)p+o de este t'po1 3 de 7e(7o representa e+ t'po )0s a)p+'a)ente ,t'+'9ado de 'nter(a)*'ador de (a+or en +a 'nd,str'a.
.$. Fl%&o c!%'ado. En +os 'nter(a)*'adores de (a+or +os /+,'dos p,eden ('r(,+ar en d're(('ones orto4ona+es entre s51 de )anera ,e e+ /+,8o (a+'ente 3 e+ /+,8o /r5o se (r,9an @/+,8o (r,9ado. E+ /+,8o (r,9ado se (+as'/'(a en )e9(+ado @,no de +os /+,'dos /+,3e + '*re)ente en d're(('2n orto4ona+ a+ otro s'n restr'(('ones 3 en no )e9(+ado @se d'sponen ,nas p+a(as para 4,'ar e+ /+,8o de ,no de +os /+,'dos.
+. Re,eer"ti-o.
En los regenerativos una corriente caliente de un gas transfiere su calor a un cuerpo intermedio, normalmente un sólido, que posteriormente cede calor almacenado a una segunda corriente de un gas frío.
Re4eneradores de (a+or o 'nter(a)*'adores (on a+)a(ena)'ento de (a+or: a +os s2+'dos ,e a+)a(enan e+ (a+or est0n ,'etos * +os s2+'dos ,e a+)a(enan e+ (a+or ('r(,+an entre +as (orr'entes para+e+as (a+'ente 3 / r5a. E+ t,*o de (a+or transporta (a+or ),3 e/'(a9)ente desde ,n +,4ar a otro1 3 p,esto ,e +a res'sten('a pr'n('pa+ a +a trans)'s'2n de (a+or est0 en +os dos e=tre)os de+ t,*o1 donde e+ (a+or se to)a 3 (ede1 en este tra*a8o ,t'+'9a)os t,*os de (o*re en /or)a de esp'ra+ (o)o se ),estra en +a /'4,ra. E+ /+,'do de+ t,*o ,e 7'er-e en ,n e=tre)o 3
H'p2tes's de (0+(,+o. A (ont'n,a('2n se e=p+'(ar0n +as 7'p2tes's ,e se ,t'+'9ar0n en +os )ode+os )ate)0t'(os de +os 'nter(a)*'adores de (a+or de t,*os (on(6ntr'(os o do*+e t,*o: % Se tra*a8a en r64')en esta('onar'o. # La te)perat,ra es en /,n('2n de +a +on4't,d. FE ('n6t'(a es apro=')ada)ente $ @ Con d'0)etros de t,*er5a '4,a+es1 tendre)os -e+o('dades '4,a+es todo e+ t'e)po. & FE poten('a+ es apro=')ada)ente $ @ Da '4,a+ s' e+ t,*o se en(,entra 7or'9onta+ o -ert'(a+. La (a+or @ de rad'a('2n es apro=')ada)ente de $ @Mater'a+es no rad'antes 3 /+,'dos no rad'antes. Las prop'edades /5s'(as de +os /+,'dos son (onstantes (on +a te)perat,ra. Los (oe/'('entes de (on-e(('2n @7 no son en /,n('2n de +a te)perat,ra. J Los (oe/'('entes 4+o*a+es de paso de (a+or @U no son en /,n('2n de +a te)perat,ra. K Se tra*a8a en (ond'('ones ad'a*0t'(as @No 7a3 'nter(a)*'o de (a+or (on e+ entorno.
/. TORRE* DE EN%RIA&IENTO Las torres de en/r'a)'ento son ,n t'po de 'nter(a)*'adores de (a+or ,e t'enen (o)o /'na+'dad ,'tar e+ (a+or de ,na (orr'ente de a4,a (a+'ente1 )ed'ante a're se(o 3 /r5o1 ,e ('r(,+a por +a torre. E+ a4,a (a+'ente p,ede (aer en /or)a de ++,-'a 3 a+ 'nter(a)*'ar (a+or (on e+ a're /r5o1 -apor'9a ,na parte de e++a1 e+')'n0ndose de +a torre en /or)a de -apor de a4,a. Las torres de en/r'a)'ento se (+as'/'(an se4n +a /or)a de s,*)'n'stra )'ento de a're en:
(.1To!!e# de ci!c%laci)n nat%!al.
At)os/6r'(as: E+ )o-')'ento de+ a're depende de+ -'ento 3 de+ e/e(to asp'rante de +os aspersores. Se ,t'+'9a en pe,e?as 'nsta+a('ones. Depende de +os -'entos predo)'nantes para e+ )o-')'ento de+ a're.
deseado. De*'do a +as 4randes d')ens'ones de estas torres se ,t'+'9an /+,8os de a4,a de )0s de #$$$$$4p). Es ),3 ,t'+'9ado en +as (entra+es t6r)'(as. A (ont'n,a('2n se ),estra e+ /,n('ona)'ento de ,na torre de en/r'a)'ento (on t'ro nat,ra+:
(.2. To!!e# de ti!o "ec*nico E+ a4,a (a+'ente ,e ++e4a a +a torre es ro('ada )ed'ante aspersores ,e de8an pasar 7a('a a*a8o e+ /+,8o de+ a4,a a tra-6s de ,nos or'/'('os. E+ a're ,t'+'9ado en +a re/r'4era('2n de+ a4,a es e=tra5do de +a torre de (,a+,'era de +as /or)as s'4,'entes:
T'ro 'nd,('do: e+ a're se s,(('ona a tra-6s de +a torre )ed'ante ,n -ent'+ador s't,ado en +a parte s,per'or de +a torre. Son +as )0s ,t'+'9adas. A (ont'n,a('2n se ),estra e+ /,n('ona)'ento de +as torres de t'ro 'nd,('do:
(.$ Ti!o +o!'ado: E+ a're es /or9ado por ,n -ent'+ador s't,ado en +a parte 'n/er'or de +a torre 3 se des(ar4a por +a parte s,per'or. A (ont'n,a('2n se ),estra e+ /,n('ona)'ento de +as torres de t'ro /or9ado.
(.,Ot!o# ti-o#: To!!e# de %&o c!%'ado. E+ a're entra por +os +ados de +a torre /+,3endo 7or'9onta+)ente a tra-6s de+ a4,a ,e (ae. Estas torres ne(es'tan )0s a're 3 t'enen ,n (oste de opera('2n )0s *a8o ,e +as torres a (ontra(orr'ente. A (ont'n,a('2n se ),estra e+ /,n('ona)'ento de +as torres de /+,8o (r,9ado.
10. Iterc"mbi"dore de c"lor. TRAN%ERENCIA DE CALOR Es ,na parte esen('a+ de (,a+,'er an0+'s's. Re(ordando +o -'sto en e+ te)a de (ond,(('2n1 este (oe/'('ente se de/'ne en t6r)'nos de +a res'sten('a t6r)'(a tota+ para trans/eren('a de (a+or1 en este (aso1 entre dos /+,'dos. 11. 2"ri"ci de l" tem#er"tur" La /'4,ra ),estra ,n 'nter(a)*'ador sen('++o nanot,*o por +a parte s,per'or de +a (ora9a entra e+ /+,'do (a+'ente 3 por e+ t,*o (on(6ntr'(o entra e+ /+,'do /r5o. La /'4,ra ),estra +a -ar'a('2n de te)perat,ra a tra-6s de +a pared de+ t,*o 3 e+ ('r(,'to t6r)'(o (orrespond'ente. E+ (a+or /+,3e por (on-e(('2n a tra-6s de+ /+,'do (a+'ente1 por (ond,(('2n a tra-6s de +a pared de+ t,*o 3 por (on-e(('2n a+ /+,'do /r5o. Co)o res,+tado de este pro(eso1 +a te)perat,ra de+ /+,'do /r5o se e+e-a a )ed'da ,e 6ste 4ana ener45a a s, paso por e+ t,*o 3 e+ /+,'do (a+'ente d's)'n,3e s, te)perat,ra a )ed'da ,e 6ste p'erde ener45a a s, paso por e+ t,*o. Tce
Tfs
Tce
Tcs
Tfe
A R U T A R E P M E T
Ts
ΔT1
ΔT2 Tfs LONGITUD
T
E+ (oe/'('ente 4+o*a+ de trans/eren('a de (a+or E+ (oe/'('ente 4+o*a+ de trans/eren('a de (a+or en ,na pared ('+5ndr'(a depende de+ 0rea en /,n('2n de +a (,a+ se •
e=prese :
Coe/'('ente 4+o*a+ de trans/eren('a de (a+or en ,n 'nter(a)*'ador:
•
Donde +os s,*5nd'(es ( 3 7 'nd'(an e+ /+,'do /r5o 3 (a+'ente @(o+d 3 7ot1 respe(t'-a)ente1 3 R> es +a res'sten('a t6r)'(a de (ond,(('2n
CONCLUSIONES
Da)os 4ra('as a +a 'n4en'era "')ena por a3,darno$s en todos +os te)as (orrespond'entes a ter)od'n0)'(a.
Cono(er +os todos +os pro(esos de +a ter)od'n0)'(a en adaptar+os a ,n pro3e(to rea+.
ANE"OS.