Diseño de un software para el cálculo térmico de intercambiadores de calor de placas y de coraza-tubos
En este proyecto se desarrolló un software para realizar el diseño térmico sin cambio de fase de intercambiadores de calor de placas y coraza-tubos, el software se realizó mediante Matlab en su versión 2018 haciendo uso del App Designer para crear el GUI. El software funciona con 9 diferentes sustan...
- Autores:
-
Céspedes Báquiro, José Sebastián
Delgado Rodríguez, Sebastián
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2021
- Institución:
- Universidad de Ibagué
- Repositorio:
- Repositorio Universidad de Ibagué
- Idioma:
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- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/20.500.12313/4078
- Palabra clave:
- Intercambiadores de calor de placas y de coraza-tubos - Cálculo térmico
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En este proyecto se desarrolló un software para realizar el diseño térmico sin cambio de fase de intercambiadores de calor de placas y coraza-tubos, el software se realizó mediante Matlab en su versión 2018 haciendo uso del App Designer para crear el GUI. El software funciona con 9 diferentes sustancias, para ello se realizó unas bases de datos con las propiedades termo-físicas y las especificaciones de los tubos y placas más utilizados en la industria. Además, el software cuenta con la opción de realizar el diseño térmico con fluidos diferentes a los abordados y con otros tipos de placas, esto con el fin de no condicionar al usuario y tener un programa completo. La interfaz de usuario diseñada le permite al usuario definir varios parámetros y realizar cambios en el diseño fácilmente, lo que lo hace idóneo para utilizarse como herramienta computacional en el campo estudiantil. Finalmente, el software fue evaluado al comparar resultados de ejercicios de literatura especializada contra los arrojados por el software, obteniendo valores muy cercanos. |
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Céspedes Báquiro, J.S. & Delgado Rodríguez, S., (2021). Diseño de un software para el cálculo térmico de intercambiadores de calor de placas y de coraza-tubos. [Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4078 |
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D. Q. Kern, Procesos de transferencia de calor, Cecsa. D. F. Martinez Huertas, «Diseño de software para intercambiadores de calor de coraza y tubos con cinco sustancias diferentes,» Bogotá, 2017. J. F. Salazar Valdez, Diseño de equipos de transferencia de calor, 2001. F. Kreith , Principios de transferencia de calor, Cengage Learning Editores, 2012. N. Connor, «¿Qué es la diferencia de temperatura media logarítmica? – LMTD – Definición,» 16 09 2019. [En línea]. Available: https://www.thermal engineering.org/es/que-es-la-diferencia-de-temperatura-media-logaritmica-lmtd definicion/. Y. A. Cengel, Transferencia de calor y masa. N. Connor, «Qué es el intercambiador de calor – Coeficiente de transferencia de calor – Factor U – Definición,» 16 09 2019. [En línea]. 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Hernández Sarabia, Mauricio1fb02e5f-cf0b-463d-8f06-f5cd1ce9259c-1Céspedes Báquiro, José Sebastián52f0d362-c6b1-4225-91d6-5c1086edd5c9-1Delgado Rodríguez, Sebastián5ae0f52d-d238-4148-b403-11a2f266e2a4-12024-02-16T15:39:15Z2024-02-16T15:39:15Z2021En este proyecto se desarrolló un software para realizar el diseño térmico sin cambio de fase de intercambiadores de calor de placas y coraza-tubos, el software se realizó mediante Matlab en su versión 2018 haciendo uso del App Designer para crear el GUI. El software funciona con 9 diferentes sustancias, para ello se realizó unas bases de datos con las propiedades termo-físicas y las especificaciones de los tubos y placas más utilizados en la industria. Además, el software cuenta con la opción de realizar el diseño térmico con fluidos diferentes a los abordados y con otros tipos de placas, esto con el fin de no condicionar al usuario y tener un programa completo. La interfaz de usuario diseñada le permite al usuario definir varios parámetros y realizar cambios en el diseño fácilmente, lo que lo hace idóneo para utilizarse como herramienta computacional en el campo estudiantil. Finalmente, el software fue evaluado al comparar resultados de ejercicios de literatura especializada contra los arrojados por el software, obteniendo valores muy cercanos.In this project, a software was developed to carry out the thermal design without phase change of plate and shell-tube heat exchangers, the software was carried out using Matlab in its 2018 version using the App Designer to create the GUI. The software works with 9 different substances, for this, databases were made with the thermo-physical properties and the specifications of the tubes and plates most used in the industry. In addition, the software has the option of performing the thermal design with fluids other than those addressed and with other types of plates, in order not to condition the user and have a complete program. The designed user interface allows the user to define various parameters and make changes in the design easily, which makes it ideal to be used as a computational tool in the student field, finally the software was evaluated by comparing results of specialized literature exercises against the thrown by the software obtaining very close values.PregradoIngeniero MecánicaIntroducción 1 Objetivos. 3 Objetivo general .. 3 Objetivos específicos .... 3 Capítulo 1: Marco teórico.... 5 1.1. Intercambiadores de calor 5 1.2. Clasificación de los intercambiadores de calor ... 5 1.2.1. Intercambiadores de calor según el grado de contacto entre los fluidos 5 1.2.2. Intercambiadores de calor según la trayectoria de los fluidos . 5 1.2.3. Intercambiadores de calor según sus características de construcción... 7 1.2.3.1. Intercambiadores de calor de placas... 7 1.2.3.2. Intercambiadores de calor de coraza-tubos .. 8 1.3. Evaluación de las variables que intervienen en el diseño térmico de los intercambiadores de calor 10 1.3.1. Flujo térmico transferido... 10 1.3.2. Diferencia media logarítmica de temperatura entre los fluidos ... 10 1.3.3. Factor de corrección.... 11 1.3.4. Coeficiente global de transferencia de calor.. 11 1.3.5. Área de transferencia de calor... 12 1.3.6. Coeficiente global de transferencia de calor requerido 12 1.3.7. Coeficiente global de transferencia de calor limpio . 12 1.3.8. Factor de ensuciamiento .. 12 1.3.9. Coeficiente global de diseño . 13 1.3.10. Caída de presión. 13 1.3.11. Numero de Nusselt .. 13 1.3.12. Numero de Prandtl... 13 1.3.13. Numero de Reynolds .... 13 1.4. Propiedades termo-físicas de los fluidos 14 Densidad... 14 Calor especifico .. 14 Viscosidad 14 Conductividad térmica.. 15 1.5. MATLAB 15 1.5.1. Creación de aplicaciones con interfaces gráficas de usuario en Matlab ... 16 1.5.2. Creación de una GUI de MATLAB de forma interactiva.... 16 1.6. Estado del arte . 16 Capítulo 2: Bases de datos.... 19 2.1. Propiedades termo-físicas .. 19 2.2. Placas y tubos. 20 2.2.1. Intercambiadores de calor de coraza-tubos ... 20 Diseño de un software para el cálculo térmico de intercambiadores de calor de placas y de coraza-tubos Trabajo de grado, Programa de ingeniería mecánica, 2021. IX 2.2.2. Intercambiadores de calor de placas.... 20 Capítulo 3: Metodología para realizar el diseño térmico 21 3.1. Procedimiento de diseño térmico para intercambiadores de calor de coraza-tubos .. 21 3.1.1. Condiciones de proceso.... 21 3.1.2. Algoritmo de programación para el diseño térmico de intercambiadores de calor de coraza-tubos... 22 3.2. Procedimiento de diseño térmico para intercambiadores de calor de placas ... 25 3.2.1. Condiciones de proceso.... 25 3.2.2. Algoritmo de programación para el diseño térmico de intercambiadores de calor de placas ... 26 Capítulo 4: Desarrollo del software 29 4.1. Intercambiador de calor de placas .... 31 4.2. Intercambiador de calor de placas con cualquier fluido y cualquier placa ... 35 4.3. Intercambiador de calor de coraza-tubos.... 38 4.4. Intercambiador de calor de coraza-tubos con cualquier fluido . 45 Capítulo 5: Resultados y análisis de resultados ... 47 5.1. Variables del diseño térmico de los intercambiadores de calor 47 5.2. Evaluación del software. 47 5.2.1. Intercambiadores de calor de coraza-tubos.. 47 5.2.2. Intercambiadores de calor de placas... 49 Capítulo 6: Conclusiones y recomendaciones . 50 Conclusiones 50 Recomendaciones . 51 Referencias bibliográficas 52 Anexos .. 56 A. Anexo 1: Bases de datos.. 56 Especificaciones de los tubos.... 56 Especificaciones de las placas .. 65 Intercambiadores de calor de coraza-tubos .. 66 B. Anexo 2: Procedimiento para diseño térmico de los intercambiadores de calor . 69 Cálculos para el diseño térmico intercambiadores de calor de coraza-tubos . 69 Cálculos para el diseño térmico intercambiadores de calor de placas .. 82 C. Anexo 3: Códigos del programa. 91 D. Anexo 4: Manual de usuario.. 91 E. Anexo 5: Software para realizar el diseño térmico de intercambiadores de calor de placas y coraza-tubos . 91107 páginasapplication/pdfCéspedes Báquiro, J.S. & Delgado Rodríguez, S., (2021). Diseño de un software para el cálculo térmico de intercambiadores de calor de placas y de coraza-tubos. [Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4078https://hdl.handle.net/20.500.12313/4078spaUniversidad de IbaguéIngenieríaIbaguéIngeniería MecánicaA. Rodríguez y H. 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