Transferencia de calor, Guías, Proyectos, Investigaciones de Calor y Transferencia de Masa

¡Descarga Transferencia de calor y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Calor y Transferencia de Masa solo en Docsity! Los intercambiadores de calor de doble están formados por dos tubos concéntricos. El producto fluye por el tubo interior mientras que el servicio lo hace por el espacio entre ambos tubos. El intercambiador de calor de doble tubo está especialmente diseñado para el calentamiento o enfriamiento de productos con baja-media viscosidad. La gran ventaja del intercambiador de calor de doble tubo, o intercambiador de calor de tubo en tubo, es poder procesar productos con partículas, sin que exista riesgo de atasco. El calor intercambiado se determina según los datos que se dispongan. De esta manera, si se disponen de todos los datos requeridos para la corriente caliente, el calor intercambiado se determinará según la siguiente ecuación: Si por el contrario, se disponen de todos los datos requeridos para la corriente fría, entonces Q se determinará según la ecuación: Un intercambiador de calor de doble tubo puede lograr un flujo de contracorriente puro, lo que permite que se logre un cruce de temperatura, por lo que el fluido frío puede calentarse por encima de la temperatura de salida del fluido caliente. En el video (Chemical Engineering Friends. (2020, 6 julio). Visualize Temperature Dynamics of a Double Pipe Heat-Exchanger using MATLAB [Vídeo]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=mrndGNmU_X8) se tiene el siguiente ejercicio que involucra un intercambiador de calor de doble tubo. A doublé pipe heat exchanger (length=80m, inner radius=0.1m, outer radius=0.15 m, is being used to heat cold water (mass flow rate= 6 kg/s) at 25°C (298 K ) using hot wáter (mass flow rate= 8 kg/s) at 90°C (363 K). Let the cold fluid is at the tuve side while the hot fluid is at the shell side. Using MATLAB, simulate the system such that spatial and temporal variations in temperatura are visualized in both Shell side and tuve side of the heat exchanger when the He configuration is Case 1: Counter-Current Un intercambiador de calor de doble tubo (longitud = 80 m, radio interior = 0,1 m, radio exterior = 0,15 m) se utiliza para calentar agua fría (caudal másico = 6 kg/s) a 25 °C (298 K) utilizando agua caliente. (caudal másico= 8 kg/s) a 90°C (363 K). Deje que el fluido frío esté en el lado del tubo mientras que el fluido caliente esté en el lado de la carcasa. Usando MATLAB, simule el sistema de tal manera que las variaciones espaciales y temporales en la temperatura se visualicen tanto en el lado de la carcasa como en el lado del tubo del intercambiador de calor cuando la configuración de He es Caso 1: Contracorriente x=linspace(0,l,n); %Array containing space between node 2 to n-1 T1=ones(1,n)*T0; %Initial conditions for all the nodes in geometry 1 T2=ones(1,n)*T0; %Initial conditions for all the nodes in geometry 2 dTdt1 = ones(1,n-2); %Rate of change in temerature of liquid 1 dTdt2 = ones(1,n-2); %Rate of change in temperature of liquid 2 t=0:dt:time_final; %array for time for j=1:length(t) clf %Energy balance for fluid 1 dTdt1(2:n)=(m1*Cp1*(T1(1:n-1)-T1(2:n))+U*2*pi*r1*dx*(T2(2:n)- T1(2:n)))/(rho1*Cp1*Ac1*dx); dTdt1(1)=(m1*Cp1*(T1in-T1(1))+U*2*pi*r1*dx*(T2(1)- T1(1)))/(rho1*Cp1*Ac1*dx); %Energy balance for fluid 2 dTdt2(2:n)=(m2*Cp2*(T2(1:n-1)-T2(2:n))-U*2*pi*r1*dx*(T2(2:n)- T1(2:n)))/(rho2*Cp2*Ac2*dx); dTdt2(1)=(m2*Cp2*(T2in-T2(1))-U*2*pi*r1*dx*(T2(1)- T1(1)))/(rho2*Cp2*Ac2*dx); T1 = T1 + dTdt1 * dt; T2 = T2 + dTdt2 * dt ; plot(x,T1,'-b','LineWidth',5) axis([0,80,290,365]) xlabel('Distance (m)'); ylabel('Temperature (K)'); hold on plot(x,T2,'-r','LineWidth',5) pause(0.1) end La grafica se muestra secuencialmente, a continuacion se muestra como es dicho comportamiento Para el segundo ejemplo %Exampleone double pipe HE l = 80; %m pipe length r1 = 0.1; %m inner radius r2 = 0.15; %m outer pipe radius n = 10; % number of nodes used %Fluid 1 data m1 = 20; %kg/s mass flowrate Cp1 = 4180; %J/kg K Cp rho1 = 1000; %kg/m3 %Fluid 2 data m2 = 10; %kg/s Cp2 = 4180; %J/kg K Cp rho2 = 1000; %kg/m3 Ac1 = pi * (r1 ^ 2); % Crosssectional area of inner tube Ac2 = pi * (r2 ^ 2 - r1 ^ 2); % Cross sectional area of outer tube T1in = 298; % K Inlet temp of fluid 1 T2in = 363; % K Inlet temperature of fluid 2 T0 = 298; %K initial temperature of fluid through pipe U = 400; %W/m2 - Overall HT coeff dx = l/n; % Dividing length into nodes time_final=1000; %seconds dt=10; %seconds x=linspace(0,l,n); %Array containing space between node 2 to n-1 T1=ones(1,n)*T0; %Initial conditions for all the nodes in geometry 1 T2=ones(1,n)*T0; %Initial conditions for all the nodes in geometry 2 dTdt1 = ones(1,n-2); %Rate of change in temerature of liquid 1 dTdt2 = ones(1,n-2); %Rate of change in temperature of liquid 2 t=0:dt:time_final; %array for time for j=1:length(t) clf %Energy balance for fluid 1 dTdt1(1:n-1)=(m1*Cp1*(T1(2:n)-T1(1:n-1))+U*2*pi*r1*dx*(T2(1:n-1)- T1(1:n-1)))/(rho1*Cp1*Ac1*dx); dTdt1(n)=(m1*Cp1*(T1in-T1(n))+U*2*pi*r1*dx*(T2(n)- T1(n)))/(rho1*Cp1*Ac1*dx); %Energy balance for fluid 2 dTdt2(2:n)=(m2*Cp2*(T2(1:n-1)-T2(2:n))-U*2*pi*r1*dx*(T2(2:n)- T1(2:n)))/(rho2*Cp2*Ac2*dx); dTdt2(1)=(m2*Cp2*(T2in-T2(1))-U*2*pi*r1*dx*(T2(1)- T1(1)))/(rho2*Cp2*Ac2*dx); T1 = T1 + dTdt1 * dt; T2 = T2 + dTdt2 * dt; plot(x,T1,'-b','LineWidth',5) axis([0,80,290,400]) xlabel('Distance (m)'); ylabel('Temperature (K)');