Comportamiento fluido-dinámico de crudo en un intercambiador de calor utilizando una herramienta computacional (cfd)

Abstract

Los intercambiadores de calor son dispositivos utilizados en procesos industriales para la transferencia de energía térmica, estando disponibles en el mercado, diferentes tipos y geometrías, de acuerdo a su aplicación, y están clasificados acordes con la Tubular Exchanger Manufacturers Association, TEMA. En la industria petroquímica, redes de intercambiadores de calor son empleados con el fin de obtener la energía necesaria para el pre-calentamiento de crudo, proceso esencial en la refinación de petróleo para la separación de éste en diversas fracciones. Debido a su desempeño térmico, bajo costo y fácil mantenimiento, los intercambiadores de calor de coraza y tubos son ampliamente utilizados. Una de las configuraciones de este tipo de intercambiadores, que consiste en un arreglo de tubos fijos soportados por bafles, fue estudiada por medio de la Dinámica Computacional de Fluidos (CFD), para representar cualitativa y cuantitativamente los fenómenos físicos del proceso. El flujo en la coraza y el efecto de la inclinación de los bafles en la transferencia de calor, fueron analizados comparando los resultados para tres diferentes ángulos de inclinación (cero, diez y veinte grados), por medio de un programa comercial de Dinámica Computacional de Fluidos, ANSYS CFX 14.0, determinando así, la temperatura de salida en el lado de la coraza, la inclinación de los bafles y el flujo másico, óptimos. El modelo de simulación y en general, las geometrías utilizadas fueron validadas con los datos obtenidos de un estudio de la Universidad Técnica de Medio Oriente, (2010).