Minimización de la generación de entropía y optimización termoeconómica para el análisis de intercambiadores de calor de tubo y coraza con cambios de fase /

Abstract

En este proyecto se propone una metodología de diseño de intercambiadores de calor de tubo y coraza con cambio de fase alrededor de los tubos, teniendo presente el arreglo del intercambiador de calor, variables operacionales y aspectos de diseño térmico e hidráulico. Se desarrolló un modelo termoeconómico para estimar el costo del condensado en función del área de transferencia de calor y de las condiciones exergéticas de las corrientes de flujo alrededor del tubo y de la coraza.

Por medio de una revisión bibliográfica enfocada en el método de diseño de Bell-Delaware se pudo observar sus aplicaciones, como en el caso de Casado [53] quien diseño un condensador aplicando el método de Bell-Delaware en una central eléctrica de ciclo combinado, Valladares [54] estudio los fenómenos del cambio de fase en tubos, que permitieron la validación de los modelos mencionados por Kroger [49] y Thome [50] y a su vez utilizando los datos experimentales obtenidos por Mazón [56] se validó la confiabilidad de la metodologia de diseño utilizada, obteniendo como resultado porcentajes de error entre el 5.42% y el 17.75% en la estimación del coeficiente global de transferencia de calor.

A través de un análisis de sensibilidad se observa que ciertas variables tales como el número de tubos, número de pasos, diámetro de tubería, espaciamiento del deflector y el espaciamiento entre los tubos generan un impacto sobre las variables operacionales tales como el coeficiente global de transferencia de calor y a su vez sobre el costo del condensado y por medio de un proceso de optimización se sugiere que para el caso de estudio plasmado en este documento diseñar el intercambiador de calor con un arreglo cuadrado a 90°