Incremente su capacidad de condensacion


Un tema recurrente en los sistemas RSW es la deficiente condensación, y ¿Cual podría ser el efecto neto en el sistema, si se incrementa el caudal de agua de mar en el condensador?.

El objetivo buscado es incrementar la capacidad de condensación, por lo cual procederemos a analizar el mecanismo de transferencia de calor en el interior del condensador.

Analizaremos un condensador de casco y tubos como el mostrado en el siguiente gráfico, en dicho equipo el agua pasa por el interior de cada uno de los tubos que se encuentran al interior del intercambiador, y el agua al exterior de estos, para mayor claridad podemos observar el grafico

El calor se transfiere del refrigerante al agua de mar para lograr la condensación mediante dos mecanismos diferentes conveccion y conduccion. La radiacion el tercer mecanismo no tiene una participacion significativa en la transferencia de calor en el condensador

La convención se da en el exterior de los tubos que conforman el condensador, en esa zona el refrigerante cede calor a la tubería, luego el calor atraviesa la pared del tubo con el proceso de conduccion de calor y finalmente la conveccion nuevamente es el mecanismo esta vez en el interior del tubo al liberar el calor hacia el agua de mar.

Ahora procederemos a analizar cada sector.

Conveccion del calor del refrigerante hacia el tubo

En esta etapa para nuestro análisis se considerara que el refrigerante se mantiene saturado a +35°C y sus condiciones no varían, el efecto neto del incremento de capacidad de condensación sera que podremos incrementar la capacidad de refrigeración gracias a este incremento de capacidad. El coeficiente de conveccion para esta fase de la transferencia de calor es:

Coeficiente de conveccion exterior, Condensacion tubo circular, Arthur Fraas

Coeficiente de Conveccion, condensacion externa a tubo circular Nusselt

Sin embargo R.L. Earle & M.D. Earle indican que un condensador de amoniaco tipicamente tendra un coeficiente de conveccion de 6000 J/(m2 .s.°C) en su libro Unit Operations in Food Processing. Por lo cual para nuestros fines consideraremos este valor valido.


Transferencia de calor en el tubo

Para un tubo de acero tendremos un valor de conductividad termica (K) de 45 J/(m.s.°C), este un dato experimental para el acero, con lo cual si consideramos un tubo de 1 mm de espesor, el coeficiente de trasmision de calor sera de 4500 J/(m2.s.°C),

Se define el Coeficiente de Transmision de Calor como:

Coeficiente de Transmisión de Calor = K/x

k : Conductividad térmica.

x: Espesor del tubo.

Coeficiente de Conveccion en el interior del tubo

Este Coeficiente esta definido de modo bastante aproximado por la relacion:

n = 0.4

Siendo Re el numero de Reynolds.

Re = ρ V D / μ

ρ: Densidad

V: Velocidad

D: Diametro de la tuberia

μ: Viscosidad dinamica

Obteniedose estos valores de tablas a la temperatura media del agua al interior del intercambiador es decir el promedio de las temperaturas de entrada y salida del agua de mar

y el coeficiente de conductividad térmica se define como

Nu = h.D/k

h; Coeficiente de conductividad termica

D: Diametro de la tuberia

k: conductividad del agua de mar.

Coeficiente global de tranferencia de calor

1/U = 1/h1+x/K+1/h2

De esta forma podemos hallar el efecto del cambio del flujo de agua de mar.

El valor U es la conductividad global del intercambiador. De este modo si calculamos la conductividad global con las condiciones actuales y luego esta conductividad con el flujo de agua de mar incrementado, podemos evaluar el cambio de capacidad de nuestro equipo al incrementar el flujo de agua de mar.


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