Comparado con otro tipo de intercambiadores, los intercambiadores de calor de placas para vapor tienen una alta relación de transferencia de calor respecto al tamaño. El coeficiente de transferencia de calor alcanzado por este intercambiador de calor de placas es considerablemente mayor que el alcanzado por un intercambiador tradicional de carcasa y tubos.
Como consecuencia de esta característica de altas prestaciones, el área física de transmisión de calor requerida para un determinado servicio es relativamente pequeña. El área de calentamiento real necesaria para proporcionar un determinado servicio, puede calcularse con la siguiente fórmula:
La diferencia de temperatura media logarítmica (Tlmtd), es la media logarítmica de las diferencias de temperaturas, entre las temperaturas de entrada y salida, del primario y del secundario del intercambiador de calor. Para la mayoría de casos prácticos, la diferencia de temperaturas media aritmética (Tamtd), puede usarse en su lugar. Este cálculo se muestra en la siguiente fórmula:
Cuando se utiliza vapor como medio de calentamiento primario, este cede su entalpía específica de evaporación a temperatura constante, por tanto, TH(in) y TH(out) tendrán el mismo valor. Se puede utilizar un cálculo simplificado para llegar a la temperatura media aritmética como se muestra en la siguiente fórmula:
Cuando son seleccionados los intercambiadores de calor de placas para vapor, la caída de presión en el lado secundario es de mayor importancia. A menudo, cuando el vapor es el medio caliente primario, se selecciona una superficie de transferencia de calor mayor de la necesaria, con el fin de mantener la caída de presión del secundario dentro de unos límites razonables.
Se puede ver, en la primera fórmula mostrada en este artículo, que si el área (A) de transferencia de calor se incrementa, de la necesaria para dar el calor requerido (Q), la única variable que puede cambiar para entregar el calor requerido con esta área de transferencia de calor incrementada, es la diferencia media de temperaturas. Esta debe disminuir, y la única forma de disminuir, sin cambiar las condiciones del secundario, es disminuyendo la diferencia media de temperatura del primario.
Dicho de otro modo, si se quiere conseguir la entrega de calor esperada, utilizando una superficie de transferencia de calor mayor, la temperatura del vapor, y por tanto su presión, deberá disminuir. Esta sobredimensión de la superficie de transmisión en los intercambiadores de calor de placas para vapor, para proporcionar una caída de presión aceptable en el secundario, es una solución bastante común en aplicaciones de vapor. La sobredimensión suele estar entre el 100% y el 200% y puede tener un efecto considerable sobre la presión del vapor en el intercambiador, incluso bajo condiciones de plena carga.
La presión a la entrada del purgador puede ser inferior a la contrapresión impuesta en la salida del purgador. Cuando esto ocurre, el condensado no se descargará y volverá a entrar al intercambiador de calor de placas para vapor. Esto provocará problemas de control de temperatura, y puede causar también daños estructurales al intercambiador por golpe de ariete y tensiones térmicas.
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Utilización de vapor como medio caliente en intercambiadores de calor de placas
