Bescanviador de calor

Archiu:Tubular heat exchanger.png

Bescanviador de calor

Archiu:U-tube heat exchanger.svg

Secció d'un bescanviador de calor de tipo fes tubular.

Un bescanviador de calor és un dispositiu dissenyat per a transferir temperatura entre 2 decorreguts o entre un decorregut i un sòlit que està en contacte en dos decorreguts. Són elements fonamentals en els sistemes de calefacció, refrigeració, acondicionament d'aire, producció d'energia, processament químic, ademés d'en aparats de la vida quotidiana com calfadors, frigorífics, calderes, ordenadors, el radiador del motor d'un automòvil, etc.

Tipos de bescanviadors

La classificació més comuna dels bescanviadors és atenent al grau de contacte entre els decorreguts. Aixina, es distinguixen els següents tipos:

• Bescanviadors de contacte directe. Són aquells en els que l'intercanvi de calor es fa per mescla física dels decorreguts. No són molt freqüents donada la contaminació que supon per a un o per a abdós decorreguts. No obstant, hi ha voltes que açò no importa, com en el cas de la torre de refrigeració, en les que l'aigua és gelada per l'aire atmosfèric en un procés combinat de transferència de massa i de calor.
• Bescanviadors de contacte indirecte. Són aquells en els que els decorreguts no entren en contacte directe, no es mesclen, sino que estan separats per un tabic sòlit, un espai o inclús un temps. També es denominen de tipo tancat. És l'equip típic para destilació simple. La calor es transmet per convecció i conducció a través de la paret separadora. Es poden posar en contacte de manera contracorrent a on els decorreguts circulen en la mateixa direcció pero diferents sentits i al principi la força impulsora és gran i després disminuïx; cocorriente a on els decorreguts circulen en la mateixa direcció pero en el mateix sentit (també es diu fluix paralel) i la força impulsora es manté constant; creuat a on els decorregut circulen en direccions perpendiculars i en contracorrent o cocorriente. Estos, a la seua volta, poden classificar-se:
  • Bescanviadors alternatius. En ells, abdós decorreguts recorren el mateix espai de forma alternada, de manera que una superfície sòlida rep la calor d'un decorregut calent, per a secuencialmente, transmetre-li-ho a un atre més fret, en contactar en la mateixa superfície. Existix un cert contacte entre abdós decorreguts, pero pot supondre's despreciable en els casos en els que la contaminació no és determinant. Quan sí ho és, l'us d'estos aparats és inviable. Són d'este tipo, molts acumuladors i recuperadores de calor.
  • Bescanviadors de superfície. En ells el procés de transmissió de calor està invariablement relacionat en la superfície d'un sòlit que els separa, de modo que no existix la possibilitat de contacte entre ells. Són els més utilisats en tot tipo d'aplicacions. Atenent a la forma de la superfície separadora, estos bescanviadors poden ser:

• • • Bescanviadors de plaques. Són aquells en els que la superfície de separació entre els decorreguts és una paret plana. Són relativament recents i més versàtils que el restant. El bescanviador es coloca sobre una fundició i és un espai tancat a on els líquits no tenen contacte en l'atmòsfera. Tal espai tancat està aïllat per a reduir les pèrdues de calor. El disseny permet una neteja fàcil i una modificació senzilla de la capacitat (per mig de l'adició o extracció de les plaques).Són un conjunt de plaques corrugadas que s'ajusten entre el marc i les plaques de pressió per mig dels pernos elastoméricos per a retindre la pressió. Açò proporciona el rendiment tèrmic més eficient i proporciona les temperatures d'eixides desijades. Per als mijos sensibles a la calor la temperatura d'entrada es veu afectada encara més per lo que els riscs de sobrecalentamiento i congelamiento són majors. Les plaques estan disponibles en vàries formes de corrugación, vàries profunditats de prensage i àngul de patró en forma de V. Té àmplia gama. Quan els decorreguts es distribuïxen sobre la superfície sòlida ho fan uniformemente perque si no es genera acumulació de brutea. Quan és elevada la transferència de calor és perque el fluix és turbulento i açò aumenta la caiguda de pressió per lo que aumenta les necessitats energètiques i conseqüentment, els costs.
      • Tecnologia de plaques i juntes. El bescanviador ocupa poc espai (és compacte) i gràcies a la superfície corrugada, el separador és de poca gruixa, obtenint una gran transferència de calor. Té una autolimpieza fàcil lo que permet treballar inclús en mijos bruts. La disposició de fluix permet obtindre rendiments alts en el temps, en parades no planificades (per a netejar) i menors costs de manteniment (menys hores home). El perfil, ample, gruixa, tipo d'polímero, compost correcte evitar el risc de fugues prematures o danys en la junta o la placa. Els seus beneficis són una vida útil més prolongada, menors temps d'inactivitat i per lo tant menors costs de manteniment.
    • Bescanviadors de tubos. En ells la separació entre els decorreguts és sempre la paret d'un tubo cilíndric, per l'interior del qual circula un d'ells, mentres l'atre ho fa per l'exterior. Dels diversos tipos de bescanviadors de calor és el més utilisat en les plantes químiques i refineria en general perque: proporciona fluix de calor elevats en comparació a la seua relació pese/volum, és relativament fàcil de construir, fàcil de netejar i de reparar, és versàtil. Si s'atén a la direcció del fluix d'abdós decorreguts a través de la superfície, poden ser:
      • Bescanviadors de fluix creuats. Quan les corrents dels dos decorreguts formen un àngul de 90 graus entre sí. Són més utilisats per a intercanvis entre un líquit i un gas.
      • Bescanviadors de fluix paralels. Quan les corrents d'abdós decorreguts discorren paraleles en la mateixa direcció. Atenent al sentit de circulació, poden ser:
        • Bescanviadors en equicorriente. Si abdós corrents circulen en la mateixa circulació i en el mateix sentit.
        • Bescanviadors en contracorrent. Si les dos corrents seguixen la mateixa circulació pero sentits contraris.

Comparació entre bescanviadors de plaques i casque-tubos

El creuament de temperatures en abdós bescanviadors és possible. Té una aproximació major en les temperatures per al bescanviador de plaques. Abdós es poden utilisar en multiplicitat de servicis. Com l'àrea d'intercanvi de calor és major en un bescanviador de plaques perque la superfície de les plaques presenta obstrucció la transferència de calor és major. Ademés, com les velocitats de fluix són elevades, es genera un major mesclat i els coeficients de transferència de calor aumenten per lo que la superfície necessària és menor.

Els bescanviadors de calor de plaques són més compactes i menys pesats, pero els bescanviadors de coraza alberguen major cantitat de decorregut. Un bescanviador de plaques no presenta soldadures durant la seua construcció, en canvi el bescanviador de coraza i tubos si presenta en les unions dels tubos al cabezal. Les juntes mantenen unides les plaques i també poden unir els tubos d'entrada i eixida al cabezal i els tubos d'entrada i eixida del refrigerante a la coraza. La detecció de fugues és més senzilla en un bescanviador de plaques que en un bescanviador de tubos i coraza en els tubos. Abdós equips són de difícil inspecció. Quan els tubos estan danyats s'anulen i en cas de les plaques es lleven. El temps d'operació és menor per a un bescanviador de placa. El bescanviador de plaques és més fàcil de desmontar que el bescanviador de coraza i tubos per lo que també és més fàcil la seua neteja mecànica. El bescanviador de plaques no es pot utilisar en decorreguts en partícules en suspensió, ya que obstruirien els canals. Els bescanviadors de coraza i tubos es poden dispondre en varis apanys com els bescanviadors de plaques, pero els bescanviadors de plaques permeten la transferència de més de dos corrents.