Redes de Intercambio Térmico 2020 PDF

REDES DE INTERCAMBIO TÉRMICO MÉTODO DEL NÚMERO DE UNIDADES DE TRANSFERENCIA (NUT) Y MÉTODO DEL “PINCH” UNIDAD 8 1 2020 Tecnología de la Energía Térmica  EFICIENCIA DE UN EQUIPO DE INTERCAMBIO ¿CUALES SE...

REDES DE INTERCAMBIO TÉRMICO MÉTODO DEL NÚMERO DE UNIDADES DE TRANSFERENCIA (NUT) Y MÉTODO DEL “PINCH” UNIDAD 8 1 2020 Tecnología de la Energía Térmica  EFICIENCIA DE UN EQUIPO DE INTERCAMBIO ¿CUALES SERÁN LAS TEMPERATURAS DE SALIDA REALES DE UN IC SÓLO O DE VARIOS EN RED? Incógnitas : Q, Ft; T2 y t2, difíciles de despejar a partir de las ecuaciones que venimos manejando 🡺 Bal. Energía (corr.fría; corr.cal.) + Ec. de Diseño + Ft. T1 Se define: T2 t2 p = t2 – t1 = ∆ t real de la corriente fría T1 – t1 ∆ t máximo t1 T1 – t1 es el máximo ∆t hipotético alcanzado con superficie de intercambio infinita y flujo en contracorriente p`= T1 – T2 = ∆ t real de la corriente caliente T1 – t1 ∆ t máximo Se presentan dos casos extremos: En los puntos intermedios dónde: p 1 si t2 T1 T2 ≠ t1 y t2 ≠ T1 p ≠2 p` p` 1 si T2 t1  Dado 🡺 w.c = Q/Δt Sólo si (w.c)h = (w.c)c ,a cada salto de temperatura de una corriente le corresponde el mismo salto en la otra y puede decirse que ambas corrientes llegarían a alcanzar el punto de eficiencia unitario de manera simultánea. Eficiencia en el sentido termodinámico (No depende del tipo de equipo, sólo de T1, T2, t1 y t2) ε = Calor realmente transferido Máximo calor que puede ser transferido idealmente Nos ayuda a nuestro problema si se define la Eficiencia de un intercambiador como: Dónde: ε = Q (w.c)mín = (w.c)c si (w.c)c Tc, contradice el segundo principio. Situación físicamente inalcanzable, en general se usa un ΔTmín 10 ºC. Las líneas compuestas, con evaluación de la tempN y a un ΔTmín se usan en el Programa THEN (The Heat Exchanger Network) para encontrar la red óptima energéticamente. 18  THEN The Heat Exchanger Network Con ayuda de este programa se pueden realizar trabajos de simulación de redes de intercambio térmico. https://www.lsu.edu/mpri/computerprograms /then.php 19  Ejemplo de un posible ejercicio: Dadas las siguientes corrientes: calientes (H) y frías (C): h Caudal w Calor esp. C T ent ° T sal Kcal/h. kg/h Kcal/kg.°C C °C m2.°C H1 1000 1 78 55 2000 H2 500 24 30 15 400 H3 2000 2 60 40 2500 C1 1000 1 5 15 1800 C2 3500 20 4 20 350 C3 100 5 10 20 500 C4 500 15 15 50 500 C5 300 2 20 50 800 1.¿Cuántos equipos sugiere THEN? 2.¿Cuántos servicios adicionales sugiere THEN? 3.Modificar los caudales (w) de manera de disminuir el número de servicios auxiliares. 4.Comparar tecnológicamente las ventajas y desventajas de las distintas redes obtenidas. Analizar como mínimo tres redes. 5.Indicar las áreas de cada equipo. 20 6.Identificar los "loops". Realizar esquema para ponerlos en evidencia. Ejemplo de un diagrama de red sugerido por THEN: Líneas rojas 🡺 corrientes calientes (2), (cargar sus datos) Líneas azules 🡺 corrientes frías (2), (cargar sus datos) Cargar el ΔTmín Números en verde 🡺 equipos de intercambio entre corrientes frías y calientes Círculos azules sobre líneas rojas 🡺 Equipo adicional de enfriamiento Círculos grises sobre líneas azules 🡺 Equipo adicional de calentamiento Apoyando el mouse sobre líneas o círculos THEN entrega los datos respectivos (para el equipo de intercambio 1 se los ve en el recuadro). Se observa un bucle (loop) en una de las corrientes calientes. 21