Prefacio
Descripción del símbolo Capítulo 1 Clasificación de los intercambiadores de calor
1.1 Introducción 1
1.2 Según el calor Clasificación del Proceso de Transferencia 4
1.2.1 Intercambiador de calor de contacto indirecto 4
1.2.2 Intercambiador de calor de contacto directo 7
1.3 Clasificación según el número de medios 7
1.4 Clasificación por densidad superficial 8
1.4.1 Intercambiador de calor gas-líquido 10
1.4.2 Intercambiador de calor líquido-líquido y cambio de fase 11
p>
1.5 Clasificación según características estructurales 11
1.5.1 Intercambiador de calor tubular 12
1.5.2 Intercambiador de calor de placas 20
1.5.3 Intercambiador de calor de superficie extendida 33
1.5.4 Regenerador 42
1.6 Clasificación por patrón de flujo 49
1.6.1 Intercambiador de calor de flujo único 51
1.6.2 Intercambiador de calor multiproceso 58
1.7 Clasificación según el mecanismo de transferencia de calor 66
Descripción general 66
Referencias 66
Ejercicio 68 Capítulo 2 Descripción general del método de diseño del intercambiador de calor
2.1 Método de diseño del intercambiador de calor 71
2.1.1 Descripción del proceso y del diseño 73
2.1.2 Diseño térmico e hidráulico 75
2.1.3 Diseño mecánico 79
2.1.4 Consideraciones de fabricación y estimación de costos 82
2.1 .5 Coeficiente de ponderación 84
2.1.6 Diseño óptimo 85
2.1.7 Otros requisitos 85
2.2 Relación entre varios requisitos de diseño 85
Descripción general de la tecnología de diseño de intercambiadores de calor en el Catálogo XXVI
Referencia 86
Ejercicio 86
Capítulo 3 Pregunta 87, Intercambiador de calor de pared Teoría básica del diseño térmico del dispositivo
3.1 La forma del calor y la electricidad es similar a 89.
3.2 Variables del intercambiador de calor y circuitos térmicos 90
3.2.1 Supuestos del análisis de transferencia de calor 91
Enunciado del problema 92
Definición básica 95
Hot Loop y UA97
3.3 Método ε-NTU 103
3.3.1 Eficiencia del intercambiador de calor ε104
3.3.2 Capacidad calorífica relación C*107
3.3.3 Número de dispositivos de transferencia de calor NTU108
3.4 Relación entre eficiencia y número de unidades de transferencia de calor 110
3.4.1 Intercambio a contracorriente Calentador
3.4.2 Intercambiadores de calor con otras disposiciones de flujo 117
3 4 . Interpretación de los resultados de 3ε-NTU 120
3.4.4 Simetría de flujo 122<. /p>
3.5P—Método NTU 127
Eficiencia de temperatura P139
3.5.2 Número de dispositivos de transferencia de calor NTU139
3.5. relación R140
3.5.4 Función total P-NTU relación 140
3.6Relación P-NTU 141
3.6.1 Intercambiador de calor a contraflujo paralelo, Shell Mezcla de fluidos lateral, 1.2 TEMA Tipo E Shell 141.
3.6.2 Intercambiador de calor multiproceso 147
3.7 Método de diferencia de temperatura promedio 168
3.7.1 Diferencia de temperatura promedio logarítmica 168
3.7.2 Coeficiente de corrección de diferencia de temperatura media logarítmica 169
3.8 Coeficientes de disposición de flujo diferentes 172
3.8.1 Intercambiador de calor a contraflujo 172
Intercambiador de calor de flujo paralelo 173
3.8.3 Otras disposiciones básicas del proceso 173
3.8.4 Conjunto de intercambiadores de calor y multiproceso 182
3.9ε-NTU, P-NTU y comparación de los métodos de diferencia de temperatura promedio 187
3.9.1 Resolver problemas de tamaño y verificar 187
Veintisiete 3.9.2 Método ε-NTU 188
3.9.3 Método p-NTU 189
3.9.4 Método de diferencia de temperatura promedio 189
3.10 Método ψ-P y P1-P2 190
3.10.1 ψ-P método 190
3.10.2 p 1 P2 método 190
3.11 Solución para determinar la efectividad del intercambiador de calor 192
3.11.1 Método de análisis preciso 193 p>
3.11.2 Método de aproximación 193
3.11.3 Método numérico 193
3.11.4 Método matricial 193
3.11.5 Cadena regla Metodología 193
3.11.6 Simetría inversa de flujo 194
3.11.7 Reglas para resolver la efectividad de los intercambiadores de calor de mezcla de fluidos 195
3.12 Problema de diseño del intercambiador de calor 196
Descripción general 199
Referencia 199
Ejercicio 200
Problema 205, Capítulo 4, Diseño térmico del intercambiador de calor de pared Consideraciones adicionales
4.1 Efectos de la conducción de calor axial de la superficie de transferencia de calor 209
4.1.1C. =0 Intercambiador de calor 212
4.1.2 Intercambiador de calor unidireccional a contracorriente 213
4.1.3 Intercambiador de calor unidireccional de flujo paralelo 215
4.1 4 Intercambiador de calor de flujo cruzado no mixto de un solo paso 215
4.1.5 Otros intercambiadores de calor unidireccionales 216
4.1.6 Intercambiador de calor de múltiples pasos 216
4.2 Inconsistencia del coeficiente total de transferencia de calor 220
Efecto de la temperatura 224
Efecto de longitud 225
4.2.3 Efecto integral
4.3 Otras consideraciones para intercambiadores de calor de superficie extendida 233
4.3.1 Análisis de piezas de paredes delgadas 56866. 68666866661
4.3.2 Eficiencia de las aletas 245
4.3 .3 Eficiencia de aletas 260
XXVIII4.3.4 Eficiencia de superficie extendida 261
4.4 Otras consideraciones para intercambiadores de calor de carcasa y tubos 263
Junto a 4.4.1 Pasa y Fuga de fluido en el lado de la carcasa 264
4.4.2 Áreas de transferencia de calor desiguales en un solo canal de flujo del intercambiador de calor 268
4.4.3 Número limitado de deflectores 269
Resumen 270
Documento de referencia 270
Ejercicio 271
Pregunta 273 Capítulo 5 Teoría de diseño térmico del intercambiador de calor regenerativo
5.1 Análisis de transferencia de calor 278
5.1.1 Supuestos para el análisis de transferencia de calor de un intercambiador de calor regenerativo 278
5.1.2 Definición y explicación de parámetros importantes 280
5.1.3 Ecuaciones rectoras 282
5.2 Método ε-Ntu0 285
5.2.1 La dimensión es un conjunto de 285.
5.2.2 Influencia de la rotación interna y la frecuencia de conmutación de la válvula 289
5.2.3 Conductividad convectiva (ha)*290
5.2.4 Regeneración a contraflujo ε- NTU en calentador 0290
5.2.5 Método ε-Ntu0 en intercambiador de calor de regeneración aguas abajo 293
5.3 Método λ-π 305
5.3.1 Comparación entre ε -Método Ntu0 y método λ-π 309
5.3.2 Solución para intercambiador de calor de regeneración a contracorriente 312
5.3.3 Solución para intercambiador de calor de regeneración aguas abajo 313 Esquema
5.4 Efecto de la conducción de calor de la pared longitudinal 316
5.5 Efecto de la conducción de calor transversal 323
5.6 Efecto de la presión y la fuga arrastrada 327
5.7 Influencia de los materiales, dimensiones y disposición de las placas de almacenamiento de calor 334
Resumen 339
Documento de referencia 340
Ejercicio 340
Sexto Capítulo Análisis de caída de presión del intercambiador de calor
6.1 Introducción 345
6.1.1 Importancia de la caída de presión 345
XXIX6.1.2 Dispositivo de transferencia de fluido 346
6.1.3 Principal componentes de la caída de presión en el intercambiador de calor 347
6.1.4 Supuestos en el análisis de caída de presión 348
6.2 Caída de presión en el intercambiador de calor de superficie de expansión 348
6.2.1 Intercambiador de calor de placas y aletas 348
Intercambiador de calor de tubos con aletas 357
6.3 Caída de presión del regenerador 358
6.4 Caída de presión del tubo del intercambiador de calor de carcasa 358
6.4.1 Haz de tubos
6.4.2 Intercambiador de calor de carcasa y tubos 358
6.5 Intercambiador de calor de placas La caída de presión es 361
6.6 La caída de presión se produce por elemento de distribución de fluido 363
Pérdidas en tuberías 363
6.6.2 Pérdidas repentinas por expansión y contracción 364
Pérdidas por flexión 367
6.7 Presión expresión de caída 375
6.7.1 La dimensión de los datos de caída de presión es la expresión 375.
6.7.2 Expresión dimensional de los datos de caída de presión 376
6.8 Caída de presión causada por la geometría y las propiedades del fluido 380
Descripción general 381
Referencia 381
Ejercicio 382
Capítulo 7 Transferencia de calor básica y características de flujo de superficies
7.1 Conceptos básicos 387
7.1 .1 Límite capa 387
7.1.2 Tipos de flujo 389
7.1.3 Convección libre y convección forzada 398
7.1.4 Definición básica 398
El tamaño 7.2 viene en juegos de 400.
Flujo de fluido 402
Transferencia de calor 404
7.2.3 El tamaño es una función característica de la superficie 407.
7.3 Método experimental de propiedades superficiales 408
7. 3. Método de 1 día y de estado estacionario de Londres 409
XXX7.3.2 Método de dibujo de Wilson 417
p>
7.3.3 Método de prueba transitorio 422
7.3.4 Determinación del coeficiente de fricción 427
7.4 Transferencia de calor y coeficiente de fricción bajo geometría simple y semi -correlación empírica Solución analítica 429
7.4.1 Completar el proceso de desarrollo 430
7.4.2 Proceso de desarrollo hidráulico 452
7.4.3 Proceso de desarrollo térmico 454
7.4.4 Proceso de desarrollo paralelo 459
7.4.5 Analogía extendida de Reynolds 461
7.4.6 Limitaciones del dibujo J-Re 463
7.5 Correlación experimental de transferencia de calor y coeficiente de fricción en geometrías complejas 463
7.5.1 Haz de tubos 464
7.5.2 Superficie del intercambiador de calor de placas 466
7.5.3 Superficie de extensión de la aleta de la placa 467
7.5.4 Superficie de extensión de la aleta del tubo 470
7.5.5 Superficie del regenerador 474
7.6 Parámetros del fluido con temperatura El impacto de cambios 480
7.7 El impacto de la convección natural superpuesta 482
7.7.1 Tubería circular horizontal 483
7.7.2 Tubería circular vertical 485
7.8 La influencia de la radiación superpuesta 487
7.8.1 Líquido como medio participante 487
7.8.2 Gas como medio participante 488
Resumen 493
Referencia 494
Ejercicio 498
Capítulo 8 Características geométricas de la superficie de intercambio de calor
8.1 Intercambiador de calor tubular 510
8.1.1 Disposición en línea 510
8.1.2 Disposición escalonada 512
8.2 Intercambiador de calor de tubos de aletas 515
8.2.1 Tubo redondo y Aleta circular 516
8.2.2 Aleta plana de tubo circular 518
8.2.3 Relación geométrica general del intercambiador de calor de tubo de aletas 519
XXXI8 .3 Aleta de placa Intercambiador de calor 520
8.3.1 Intercambiador de calor de aletas de banda dislocada 520
8.3.2 Intercambiador de calor de aletas de rejilla corrugada 525
8.3.3 Relación geométrica general de la placa superficie de aletas 528
8.4 Regenerador con canal columnar continuo 529
8.5 Intercambiador de calor de carcasa y tubos con deflector arqueado 532
8.5.1 Cálculo del número de tubos 532
8.5.2 Geometría de la sección de separación y flujo cruzado 533
Área de derivación y fuga 536
8.6 Intercambiador de calor de placas selladas 540
Descripción general 541
Referencia 541
Ejercicio 542 Capítulo 9 Procedimiento de diseño del intercambiador de calor
9.1 Temperatura promedio del líquido 544
9.1.1 Calor El intercambiador satisface C *≈0,545
9.1.2 Intercambiador de calor de contraflujo y flujo cruzado 546
9.1 .3 Intercambiador de calor multicanal 547
9.2 Intercambiador de calor de placas y aletas 548
9.2.1 Cuestiones de inspección 548
9.2.2 Cuestiones de diseño dimensional 558
9.3 Intercambiador de calor de tubos de aletas 570
Características geométricas de la superficie de transferencia de calor 570
9.3.2 Cálculo de la transferencia de calor 570
9.3.3 Cálculo de la caída de presión 570
9.3.4 Núcleo ecuación de velocidad de masa 571
9.4 Intercambiador de calor de placas 571
9.4.1 Caso límite de diseño 571
9.4.2 Unicidad del diseño de verificación y tamaño de PHE 574
Compruebe un PHE576.
9 4 . 4 Diseño dimensional del PHE 583
9.5 Intercambiador de calor de carcasa y tubos 583
Cálculo de transferencia de calor y caída de presión 584
9.5.2 Proceso de inspección 587
9.5.3 Método de diseño aproximado 594
9.5.4 Método de diseño térmico más riguroso 597
XXXII9.6 Optimización de Intercambiador de calor 602
Resumen 605
Documento de referencia 605
Ejercicio 606
Problema 607 Capítulo 10 Intercambiador de calor y selección de sus componentes
10.1 Criterios de selección en función de los parámetros de funcionamiento 611
10.1.1 Presión y temperatura de trabajo 612
10.1.2 Coste 612
10.1 .3 Descalcificación y limpieza 616
10.1.4 Fuga de líquido y contaminación 16
10.1.5 Compatibilidad de fluidos y materiales 616
10.1.6 Tipo de fluido 618
10.2 Guía de selección general para los principales tipos de intercambiadores de calor 618
10. 1 Intercambiador de calor de carcasa y tubos 18
Intercambiador de calor de placas 631
10.2.3 Intercambiador de calor de superficie extendida 632
10.2.4 Superficie del regenerador 637
10.3 Algunos análisis cuantitativos 637
p>1 Método de detección 638
10.3.2 Criterios de evaluación del desempeño 650
10.3.3 Criterios de evaluación basados en la segunda ley de la termodinámica 659
10.3.4 Criterios de selección basados en la evaluación de costos 659
Descripción general 661
Referencias 662
Ejercicio 663
Pregunta 667 Capítulo 11 Análisis y modelos actuales
11.1 Introducción 670
11.1.1 Intercambiador de calor como parte del sistema 672
11.1.2 Intercambiador de calor como componente 672
11.2 Modelado de intercambiador de calor basado en la primera ley de termodinámica 673
11.2.1 Distribución de temperatura de los intercambiadores de calor de contraflujo y coflujo 673
Efectividad del intercambiador de calor Significado verdadero 678
XXXIII11.2.3 Distribución de la diferencia de temperatura entre intercambiadores de calor de corriente paralela y contracorriente 681
11.2.4 Distribución de temperatura del intercambiador de calor de flujo cruzado 682
Intercambio de calor Irreversibilidad en el recipiente 11.3 687
11.3.1 Producción de entropía causada por una diferencia finita de temperatura 689
11.3.2 Producción de entropía relacionada con la mezcla de fluidos 691
11.3 .3 Producción de entropía causada por la resistencia al flujo 46638.66666666661
11.4 Irreversibilidad térmica y fenómeno de cruce de temperatura 695
11.4.1 Producción máxima de entropía 695
11.4.2 Analogía del cruce de temperatura externa y mezcla de fluidos 697
1.2 Análisis térmico del intercambiador de calor de carcasa y tubos TEMA tipo J 11.4.3 56638.86666666661
Métodos exploratorios para evaluar la eficiencia del intercambiador de calor 703
11.6 Energía, energía y costo equilibrio en el análisis y optimización del intercambio de calor 56638.88666866661
11.6.1 Tabla de tasa de cambio temperatura-entalpía 707
11.6.2 Basado en el análisis del equilibrio energético
11.6.3 Análisis basado en energía o entalpía y equilibrio de tasas de costes
11.6.4 Bases del análisis.
Saldo de tasas de interés 315
11.6.5 Coeficiente de rendimiento térmico para evaluar el rendimiento del intercambiador de calor 717
11.6.6 Ilustración del costo de pérdida del intercambiador de calor 720
11.7 Basado sobre los criterios de evaluación del desempeño para la segunda ley de la termodinámica 724
Resumen 728
Documentos de referencia 729
Ejercicios 731
Preguntas y respuestas 732 Capítulo 12 Flujo Distribución desigual y diseño de caja de tuberías
La geometría del intercambiador de calor 736 conduce a una distribución de flujo desigual
12.1.1 Distribución de flujo general desigual 737
12.1. 2 Distribución desigual del flujo entre canales de flujo 748
12.1.3 Distribución desigual del fluido causada por el cabezal 759
12.2 Distribución desigual del flujo causada por las condiciones de operación 762
12.2. 1 Flujo inestable del enfriador de líquido763
12.2.2 Distribución desigual del flujo en condiciones de flujo estable768
12.3 Medidas para reducir la distribución desigual del flujo 769
12.4 Diseño de la caja de tuberías y cabezal 770
12.4.1 Caja de tubería inclinada 772
12.4.2 Caja de gestión principal 776
XXXIV12.4.3 Título 776
Diecinueve. Resumen 777
Documento de referencia 778
Ejercicio 780
Pregunta 783 Capítulo 13 Incrustaciones y corrosión
Incrustaciones en 13.1 y su impacto. sobre transferencia de calor y caída de presión en intercambiadores de calor 56636.88668686661
13.2 Reflexiones fenomenológicas sobre el ensuciamiento 790
13.2.1 Mecanismo de formación de ensuciamiento 790
13.2.2 Monofásico Incrustaciones del lado del líquido 794
13.2.3 Incrustaciones del lado del gas monofásico 794
13.2.4 Intercambiador de calor tipo polvo compacto 795
13.2.5 Procesos continuos en Fouling 795
13.2.6 Modelado de Procesos de Fouling 797
13.3 Método de Diseño de Fouling de Resistencia Térmica 803
13.3.1 Cálculo de Resistencia Térmica de Fouling y Total coeficiente de transferencia de calor 803
13.3.2 Efecto de la incrustación en el rendimiento de transferencia de calor del intercambiador de calor 804
p>
13.3.3 Datos empíricos sobre la resistencia térmica a la incrustación 808
13.4 Prevención y liberación lenta de incrustaciones 812
13. 4.1 Prevención y control de incrustaciones en el lado del líquido 12
13.4.2 Prevenir y reducir las incrustaciones en el lado del gas 813
Medidas de limpieza 814
13.5 Corrosión del intercambiador de calor 815
Tipo de corrosión 816
13.5.2 Zonas de corrosión en intercambiadores de calor 817
13.5.3 Control de corrosión
Resumen 819
Referencias 820
Ejercicio 820
Apéndice de preguntas y respuestas 823
Apéndice a Propiedades termofísicas 826
Apéndice B ε-NTU en intercambiador de calor acoplado a líquido La relación 831
Referencias en el Apéndice B 832
Apéndice C La relación entre la transferencia de calor de dos fases y la caída de voltaje 833
C.1 Correlación de la caída de voltaje 833
C.2 Correlación de la transferencia de calor durante la condensación 836
C.3 Correlación de transferencia de calor durante la ebullición 836
Referencias en el Apéndice C 838
p>Apéndice d valores u y valores CUA en varios intercambiadores de calor 839
Intercambiadores de calor o referencias relacionadas con intercambiadores de calor 847