Diseño térmico-hidráulico de un intercambiador de calor con placa con junta para refrigeración líquida de leche de vaca
Barra lateral del artículo
Contenido principal del artículo
Resumen
Los intercambiadores de calor de placas ofrecen mayor compacidad en comparación con los intercambiadores tubulares. La configuración de placas mejora el intercambio de calor creando un área extensa y completamente compacta que permite una transferencia eficiente de calor entre dos fluidos. El presente artículo pretende diseñar, desde el punto de vista termohidráulico, un intercambiador de calor con placa con junta para enfriar un chorro de leche de vaca líquida caliente utilizando agua fría como refrigerante. Se determinaron varios parámetros importantes como el número total de placas (3), la carga térmica (163,79 kW), el caudal másico requerido del agua refrigerada (5.638 kg/h), la superficie requerida (2,21 m2) y el coeficiente total de transferencia de calor calculado (2.194,06 W/m2). K). Asimismo, los valores de las caídas de presión para los arroyos de agua (48.558 Pa) y leche (14.720 Pa) están por debajo de los valores máximos permitidos establecidos por el proceso. El intercambiador de calor de placas diseñado costará 2.692 USD y podrá implementarse con éxito en este servicio de transferencia de calor desde la perspectiva termohidráulica.
Detalles del artículo
Sección
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.
Cómo citar
Referencias
[1] J. S. R. Tabares, L. Perdomo-Hurtado y J. L. Aragón, "Estudio del rendimiento de intercambiadores de calor con junta basada en índices de eficiencia energética," Applied Thermal Engineering, vol. 159, p. 113902, 2019. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2019.113902
[2] F. A. S. Mota, E. P. Carvalho y M. A. S. S. Ravagnani, "Capítulo 7. Modelado y diseño de intercambiadores de calor de placas", en Heat Transfer Studies and Applications, M. S. N. Kazi, Ed. Londres, Reino Unido: InTech, 2015. http://dx.doi.org/10.5772/60885
[3] M. M. Abu-Khader, "Perspectivas sobre parámetros de diseño para mejorar el rendimiento de intercambiadores de calor con placas con junta," Chemical Engineering Transactions, vol. 115, pp. 13-18, 2025. https://doi.org/10.3303/CET25115003
[4] M. A. Mehrabian, "Construcción, rendimiento y diseño térmico de intercambiadores de calor de placas," Proc. IMechE: Parte E: J. Process Mechanical Engineering, vol. 223, pp. 123-131, 2009. https://doi.org/10.1243/09544089JPME270
[5] M. S. S. Misbah y A. R. Ballil, "Diseño preliminar asistido por ordenador de intercambiadores prácticos de placa de calor con junta," LJEST, vol. 4, nº 2, 2024. https://www.researchgate.net/publication/384291441_Computer-Aided_Preliminary_Design_of_Practical_Gasket_Plate_Heat_Exchangers
[6] U. Kayabaşı, S. Kakaç, S. Aradag y A. Pramuanjaroenkij, "Investigación experimental del rendimiento térmico e hidráulico de un intercambiador de calor de placas usando nanofluidos," Journal of Engineering Physics and Thermophysics, vol. 92, nº 3, pp. 783-796, 2019. https://doi.org/10.1007/s10891-019-01987-7
[7] S. Biswas, M. I. Inam y P. C. Roy, "Transferencia de calor y análisis de flujo de fluidos en un intercambiador de calor de placas corrugadas", presentados en la Conferencia Internacional de Ingeniería Mecánica, Industrial y Energética, Khulna, Bangladés, 2022. https://www.researchgate.net/publication/367219221_Heat_Transfer_and_Fluid_Flow_Analysis_in_a_Corrugated_Plate_Heat_Exchanger
[8] K. Boukhadia y H. Ameur, "Estudio numérico del flujo sobre placas y intercambiador de calor con juntas," J. Sc. & Tech, vol. 02, nº 01, pp. 120-127, 2020. https://jst.univ-tam.dz/wp-content/uploads/2020/07/ID-20-2-01-18.pdf
[9] A.-A. Neagu y C. I. Koncsag, "Mejorando la eficiencia térmica de los intercambiadores de calor con placas de junta utilizados en el procesamiento de aceites vegetales," Inventions, vol. 10, p. 10, 2025. https://doi.org/10.3390/inventions10010010
[10] N. Bozorgan y M. Shafahi, "Análisis del rendimiento de intercambiadores de calor con placas con junta usando nanofluido," Journal of Heat and Mass Transfer Research, vol. 4, pp. 65-72, 2017. https://doi.org/10.22075/jhmtr.2017.1089.1077
[11] O. Arsenyeva, L. Tovazhnyansky, P. Kapustenko y G. Khavin, "Modelado matemático y diseño óptimo de intercambiadores de calor de placas y bastidores," Chemical Engineering Transactions, vol. 18, pp. 1-6, 2009. https://doi.org/10.3303/CET0918129
[12] O. P. Arsenyeva, L. L. Tovazhnyansky, P. O. Kapustenko y G. L. Khavin, "Diseño óptimo de intercambiadores de calor de placas y bastidores para una recuperación eficiente de calor en industrias de proceso," Energy, vol. 36, pp. 4588-4598, 2011. https://doi.org/10.1016/j.energy.2011.03.022
[13] K. Sreejith, B. Varghese, D. Das, D. Devassy, Harikrishnan y G. K. Sharath, "Diseño y optimización de costes de intercambiadores de calor de placas," Research Inventy: International Journal of Engineering and Science, vol. 4, nº 10, pp. 43-48, 2014. https://www.researchinventy.com/papers/v4i10/F0410043048.pdf
[14] V. Dvořák y T. Vít, "Métodos CAE para el diseño de intercambiadores de calor de placas," Energy Procedia, vol. 134, pp. 234-243, 2017. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.09.613
[15] K. Xu, K. Qin, H. Wu y R. Smith, "Un nuevo método basado en optimización asistida por ordenador para el diseño de intercambiadores de calor de placa de paso múltiple único," Processes, vol. 10, p. 767, 2022. https://doi.org/10.3390/pr10040767
[16] R. Sinnott y G. Towler, Diseño de Ingeniería Química, 6ª ed. Oxford, Reino Unido: Butterworth-Heinemann, 2020.
[17] S. Jenkins, "Indicadores económicos," Chemical Engineering, vol. 132, nº 6, p. 48, 2025.
[18] P. F. Fox, T. Uniacke-Lowe, P. L. H. McSweeney y J. A. O'Mahony, Química láctea y bioquímica, 2ª ed. Londres, Reino Unido: Springer, 2015. https://doi.org/10.1007/978-3-319-14892-2
[19] ChemicaLogic, "Propiedades termodinámicas y de transporte del agua y el vapor," 2.0 ed. Burlington, EE. UU.: ChemicaLogic Corporation, 2003.