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¿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 sistemasde:

LubricaciónCombustible

Aire acondicionado…


PROGRAMAPrimera 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.], 1998. 8a ed. (1a en español)• A. J. Chapman Heat Transfer Mac Millan New York, 1989. 4 ed• F. P. Incropera Introduction to heat transfer John Wiley & Sons New York, 1996. 3 ed• M. N. Özişik Heat Transfer: a basic approach Mac Graw-Hill New York, 1985• Rolls Royce The Jet Engine Rolls-Royce Derby, 1986. 4th ed.• A. Esteban Oñate Conocimientos del avión Paraninfo Madrid 2001


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)

Sistema de lubricación


Sistema de lubricación: enfriadores de aceite con aire y con combustible

Turbofan

Presiones altas en los cojinetes

Interior tubos: airecombustible

Exterior: aceite (fluido caliente)

Carcasa y tubos


Sistema de aire acondicionado

Cambiadores de calorcompactos


¿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


Clasificación de los cambiadores de calor


Contacto indirecto (aire-aire): precooler

Tubos: aire sin mezclarExterior: aire mezclado


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...

Densidad de área de transferencia

Compactos

No Compactos

ÁreaVolumen > 700 m2

m3

ÁreaVolumen 70 - 500 m2

m3

Ej.: carcasa y tubos.

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).



Compacidad


3.- TIPO DE CONSTRUCCIÓN I



Cambiador de calor de carcasa y tubos


Aletas

superficies adicionales

superficies extendidas



3.- TIPO DE CONSTRUCCIÓN II


Evaporador de un equipo de aire acondicionado de ventana

Tubos con aletas


Disposición de las corrientes

Flujo cruzado sin mezclar:Ambos fluidos sin mezclar

Flujo cruzado sin mezclar:Un fluido sin mezclarUn fluido mezclado


5.- POR MECANISMO DE TRANSFERENCIA DE CALOR

De una fase, con convección libre o forzadaDe cambio de fase (ebullición o condensa-ción)

Ej.: Calderas y condensadores de plantas de potencia

Radiación o convección combinada con radiación

Ej.: radiadores en vehículos espaciales


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