Diseño térmico-hidráulico de un intercambiador de calor de doble tubo aleteado para el enfriamiento de acetona.

Contenido principal del artículo

Elizabeth Elianne Artigas Cañizares
Laura Thalia Alvarez Lores
Elizabeth Ranero González
Eddy Javier Pérez Sánchez

Resumen

Los intercambiadores de calor de flujo a de doble tubo aleteados a contracorriente son considerados muy efectivos, valiosos y ventajosos en la industria de la transferencia de calor. En el presente artículo un intercambiador de calor de doble tubo aleteado fue diseñado aplicando una metodología de diseño bien conocida, con el fin de enfriar 2 kg/s de una corriente de acetona desde 90 ºC hasta 30 ºC usando agua fría disponible a 5 ºC. Varios parámetros de diseño importantes fueron determinados tales como el factor de limpieza y el número de horquillas, así como también la caída de presión y potencia de bombeo de ambas corrientes, entre otros. La carga de calor tuvo un valor de 276 030 W, mientras que se necesitará un caudal másico de agua fría de 3,30 kg/s para enfriar la corriente de acetona. Ambos fluidos fluirán bajo régimen turbulento dentro del intercambiador de calor. El valor del factor de limpieza fue de 0,359, y se necesitarán alrededor de tres horquillas. La caída de presión de ambos fluidos está por debajo del valor máximo establecido por el servicio de transferencia de calor, mientras que las corrientes de agua fría y acetona necesitarán una potencia de bombeo de 3 662 W y 575 W, respectivamente.

Detalles del artículo

Sección

Scientific Paper

Cómo citar

[1]
«Diseño térmico-hidráulico de un intercambiador de calor de doble tubo aleteado para el enfriamiento de acetona»., INQUIDE, vol. 7, n.º 02, pp. 26–37, jul. 2025, doi: 10.53591/iqd.v7i02.2415.

Referencias

K. S. Syed, M. Ishaq, Z. Iqbal, and A. Hassan, "Numerical study of an innovative design of a finned double-pipe heat exchanger with variable fin-tip thickness," Energy Conversion and Management, vol. 98, pp. 69-80, 2015. http://dx.doi.org/10.1016/j.enconman.2015.03.038

M. Flynn, T. Akashige, and L. Theodore, Kern's Process Heat Transfer, 2nd ed. Beverly, USA: Scrivener Publishing, 2019.

A. Faisal and S. Jain, "Analysis of a Double Pipe Heat Exchanger with Straight and Helical Fins," International Journal of Science, Engineering and Technology, vol. 9, no. 4, pp. 1-6, 2021.

M. Ishaq, A. Ali, M. Amjad, K. S. Syed, and Z. Iqbal, "Diamond-Shaped Extended Fins for Heat Transfer Enhancement in a Double-Pipe Heat Exchanger: An Innovative Design," Applied Sciences, vol. 11, p. 5954, 2021. https://doi.org/10.3390/app11135954

S. Kakaç, H. Liu, and A. Pramuanjaroenkij, Heat Exchangers - Selection, Rating and Thermal Design, 3rd ed. Boca Raton, USA: Taylor & Francis Group, 2012.

Peccini, J. C. Lemos, A. L. H. Costa, and M. J. Bagajewicz, "Optimal Design of Double Pipe Heat Exchanger Structures," Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 58, p. 12080−12096, 2019. https://10.1021/acs.iecr.9b01536

M. K. Alkam and M. A. Al-Nimr, "Improving the performance of double-pipe heat exchangers by using porous substrates," International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 42, pp. 3609-3618, 1999.

M. F. Hasan, M. Danismaz, and B. M. Majel, "Thermal performance investigation of double pipe heat exchanger embedded with extended surfaces using nanofluid technique as enhancement," Case Studies in Thermal Engineering, vol. 43, p. 102774, 2023. https://doi.org/10.1016/j.csite.2023.102774

Jalili, N. Aghaee, P. Jalili, and D. D. Ganji, "Novel usage of the curved rectangular fin on the heat transfer of a double-pipe heat exchanger with a nanofluid," Case Studies in Thermal Engineering, vol. 35, p. 102086, 2022. https://doi.org/10.1016/j.csite.2022.102086

G. A. Rao and Y. Levy, "A semi empirical methodology for performance estimation of a double pipe finned heat exchanger," presented at the 9th Biennial ASME Conference on Engineering Systems Design and Analysis (ESDA08), Haifa, Israel, 2008.

M. Sanchouli, S. Payan, A. Payan, and S. A. Nada, "Investigation of the enhancing thermal performance of phase change material in a double-tube heat exchanger using grid annular fins," Case Studies in Thermal Engineering, vol. 34, p. 101986, 2022. https://doi.org/10.1016/j.csite.2022.101986

J. Mansour, Z. K. Kadhim, and K. A. Hussein, "CFD study of Heat Transfer Characteristics for Annular Serrated Finned-Tube Heat Exchanger," Journal of Computer and Engineering Technology, vol. 5, no. 1, pp. 77-87, 2018.

V. Mathanraj, V. L. Krishna, J. L. V. Babu, and S. A. Kumar, "Experimental investigation on heat transfer in double pipe heat exchanger employing triangular fins," IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, vol. 402, p. 012137, 2018. https://doi.org/10.1088/1757-899X/402/1/012137

S. Al-Zahrani, "Heat transfer characteristics of innovative configurations of double pipe heat exchanger," Heat and Mass Transfer, pp. 1-15, 2023. https://doi.org/10.1007/s00231-023-03360-0

S. Sivalakshmi, M. Raja, and G. Gowtham, "Effect of helical fins on the performance of a double pipe heat exchanger," Materials Today: Proceedings, vol. 43, pp. 1128-1131, 2021. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.08.563

S. Kumar, K. V. Karanth, and K. Murthy, "Numerical study of heat transfer in a finned double pipe heat exchanger," World Journal of Modelling and Simulation, vol. 11, no. 1, pp. 43-54, 2015.

H. Kahalerras and N. Targui, "Numerical analysis of heat transfer enhancement in a double pipe heat exchanger with porous fins," International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow, vol. 18, no. 5, pp. 593-617, 2008. http://dx.doi.org/10.1108/09615530810879738

E. Cao, "Heat transfer in process engineering," New York, USA: McGraw-Hill, 2010.

W. Green and M. Z. Southard, Perry's Chemical Engineers' Handbook, 9th ed. New York, USA: McGraw-Hill Education, 2019.

R. Sinnott and G. Towler, Chemical Engineering Design, 6th ed. Oxford, United Kingdom: Butterworth-Heinemann, 2020.

Artículos más leídos del mismo autor/a