IAv-4º Teresa Leo Mena 1

Transcripción

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2 Qué es un cambiador de calor? Es un dispositivo que facilita la transferencia de calor entre dos o más fluidos que se encuentran a temperaturas distintas. Si sólo hay dos fluidos, uno es el fluido caliente y el otro es el fluido frío. En el avión, son muchos los tipos de cambiadores de calor que se utilizan. Van instalados, entre otros, en los sistemas de: Lubricación Combustible Aire acondicionado IAv-4º Teresa Leo Mena 2

3 PROGRAMA Primera parte: Conceptos básicos Clasificación. Criterios Coeficiente global de transferencia de calor Pared plana sin aletas Tubo sin aletas Pared plana con aletas Tubo con aletas Factor de suciedad Estudio de los cambiadores de calor Método de la temperatura media logarítmica Método del rendimiento-ntu Segunda parte: Cambiadores de calor compactos BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA J. P. Holman Transferencia de Calor McGraw-Hill Madrid[etc.], a ed. (1a en español) A. J. Chapman Heat Transfer Mac Millan New York, ed F. P. Incropera Introduction to heat transfer John Wiley & Sons New York, ed M. N. Özişik Heat Transfer: a basic approach Mac Graw-Hill New York, 1985 Rolls Royce The Jet Engine Rolls-Royce Derby, th ed. A. Esteban Oñate Conocimientos del avión Paraninfo Madrid 2001 IAv-4º Teresa Leo Mena 3

4 Sistema de lubricación Esquema del sistema de lubricación de un motor de aviación en el que se muestra el cambiador de calor empleado para enfriar el aceite. En este caso se utiliza el combustible como fluido frío (refrigerante) IAv-4º Teresa Leo Mena 4

5 Sistema de lubricación: enfriadores de aceite con aire y con combustible Turbofan Presiones altas en los cojinetes Interior tubos: aire combustible Exterior: aceite (fluido caliente) Carcasa y tubos IAv-4º Teresa Leo Mena 5

6 Sistema de aire acondicionado Cambiadores de calor compactos IAv-4º Teresa Leo Mena 6

7 Qué es un cambiador de calor? 1.- Proceso de transferencia 2.- Compacidad 3.- Tipo de construcción 4.- Disposición de las corrientes 5.- Mecanismo de transferencia de calor IAv-4º Teresa Leo Mena 7

8 Clasificación de los cambiadores de calor IAv-4º Teresa Leo Mena 8

9 Contacto indirecto (aire-aire): precooler Tubos: aire sin mezclar Exterior: aire mezclado IAv-4º Teresa Leo Mena 9

10 2.- Compacidad [Los criterios de clasificación son arbitrarios] Es un criterio importante porque se considera el tamaño, importante en aeronáutica, automoción, espacio, acondicionamiento de aire, criogenia... Compactos Clasificación de los cambiadores de calor Densidad de área de transferencia No Compactos Área Volumen > 700 m2 m 3 Ej.: carcasa y tubos. Área Volumen m2 m 3 Para mejorar la densidad de área ( ), se utilizan aletas en los c.c. gas - líquido y en los c.c. gas - gas. (El orden de magnitud del coeficiente de transferencia en gases es 1 orden menor que en líquidos). IAv-4º Teresa Leo Mena 10

11 Compacidad IAv-4º Teresa Leo Mena 11

12 3.- TIPO DE CONSTRUCCIÓN I Clasificación de los cambiadores de calor IAv-4º Teresa Leo Mena 12

13 Cambiador de calor de carcasa y tubos IAv-4º Teresa Leo Mena 13

14 Aletas superficies adicionales superficies extendidas IAv-4º Teresa Leo Mena 14

15 3.- TIPO DE CONSTRUCCIÓN II Clasificación de los cambiadores de calor IAv-4º Teresa Leo Mena 15

16 Evaporador de un equipo de aire acondicionado de ventana Tubos con aletas IAv-4º Teresa Leo Mena 16

17 Clasificación de los cambiadores de calor IAv-4º Teresa Leo Mena 17

18 Disposición de las corrientes Flujo cruzado sin mezclar: Ambos fluidos sin mezclar Flujo cruzado sin mezclar: Un fluido sin mezclar Un fluido mezclado IAv-4º Teresa Leo Mena 18

19 5.- POR MECANISMO DE TRANSFERENCIA DE CALOR Clasificación de los cambiadores de calor De una fase, con convección libre o forzada De cambio de fase (ebullición o condensación) Ej.: Calderas y condensadores de plantas de potencia Radiación o convección combinada con radiación Ej.: radiadores en vehículos espaciales IAv-4º Teresa Leo Mena 19