Diseño y simulación de un intercambiador de calor de tubo y coraza con una capacidad de 31 m3/h para el proceso de enfriamiento de agua hasta 16 °C en la Planta Sigmaplast

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Title: Diseño y simulación de un intercambiador de calor de tubo y coraza con una capacidad de 31 m3/h para el proceso de enfriamiento de agua hasta 16 °C en la Planta Sigmaplast
Authors: Lasso Ortega, Carlos Luis
Advisor: Toapanta Ramos, Luis Fernando
Abstract: The purpose of this study is to show through a simulation using the Flow Simulation plug-in of the Solidworks software the water-cooling process using a shell and tube heat exchanger which performs the heat exchange process using convection, the fluids working temperatures are water at 22 ° C and 16 ° C. The methodology was developed based on a quantitative approach since the process presents certain steps regarding the operation of the shell and tube heat exchanger. The geometry used for the design of the equipment helps to have an evaluation of the thermal behavior of the fluids that interact in the heat exchange process. The use of baffles within the design helps to reduce the surface area of heat transfer and through simulation it is possible to observe this advantage. The normal heat transfer rate calculated was 236.18 kW, while the results delivered by the simulator show that the adequate length for the internal tubes is 1 m and that the efficiency of the heat exchanger is 54.51 % and, therefore, Therefore, the average temperature obtained after performing the 3 simulations is 15.55 °C, giving an error of 3.21 %.
Translated abstract: El propósito de este trabajo es corroborar mediante una simulación utilizando el complemento Flow Simulation del software Solidworks el proceso de enfriamiento de agua utilizando un intercambiador de calor de tubo y coraza que realiza el intercambio de calor utilizando convección, los fluidos de trabajo son agua a 22 °C y 16 °C. La metodología se desarrolló en base a un enfoque cuantitativo ya que el proceso presenta ciertos pasos con respecto al funcionamiento del intercambiador de calor de tubo y coraza. La geometría utilizada para realizar el modelado del equipo ayuda a tener una evaluación del comportamiento térmico de los fluidos que interaccionan en el desarrollo del intercambio de calor. La utilización de bafles dentro del diseño ayuda a disminuir la transferencia de calor situada en el área superficial del equipo, además mediante la simulación es posible observar dicha ventaja. La tasa normal de transferencia de calor calculada fue de 236.18 kW mientras que en los resultados entregados mediante el simulador se refleja que la longitud adecuada para los tubos internos es de 1 m y que la eficiencia que presenta el intercambiador de calor es de 54.51 % y por ende la temperatura promedio que se obtiene después de realizar las 3 simulaciones es de 15.55 °C dando un error de 3.21 %.
Keywords: INGENIERÍA MECÁNICA
DISEÑO EN INGENIERÍA
SIMULACIÓN POR COMPUTADORES
TRANSFERENCIA DE CALOR
AGUA
SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO
INDUSTRIAS DE PLÁSTICOS
Issue Date: Mar-2021
URI: http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/19976
Language: spa
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