Regímenes de flujo en el intercambio térmico
Uno de los factores más importantes que rigen la transferencia térmica es la resistencia al flujo térmico a través de las diferentes 'capas' que forman la barrera entre los dos fluidos.
La fuerza motríz del intercambio térmico es la diferencia entre los niveles de temperatura de los fluidos frio y caliente, cuanto mayor la diferencia de temperatura, mayor será el ratio al que el calor fluirá entre ellos y el diseñador debe optimizar los niveles de temperatura en cada tramo del intercambiador para maximizar el ratio total de transferencia de calor.
La resistencia a la transferencia de calor se forma por 5 'capas', a saber:
- La 'capa límite' interna, formada por el fluido moviéndose en contacto cercano con la superficie interna del tubo.
- La capa de ensuciamiento formada por el depósito de sólidos o semi sólidos en la superficie interna del tubo (esta capa puede estar presente o no).
- El grosor de la pared del tubo y el material usado governarán la resistencia al flujo de calor a través del tubo en sí mismo.
- La capa de ensuciamiento formada por el depósito de sólidos o semi sólidos en la cara externa del tubo (esta capa puede estar presente o no).
- La 'capa límite' externa, formada por el otro fluido en contacto cercano con la cara externa del tubo.
Los valores que se deben usar para [2] y [4] normalmente son definidos por el cliente, como resultado de la experiencia, mientras que el diseñador debe selecionar el diámetro, grosor y material del tubo para que se ajusten a la aplicación.
La resistencia al flujo de calor resultantes de [1] y [5] (llamados coeficientes de transferencia térmica parciales), depende en gran medida de la naturaleza de los fluidos, pero también de un modo crucial, de la geometría del las superficies en las que se produce el intercambio térmico. Los valores finales son dependientes en gran medida de qué ocurre al nivel de las 'capas límite', pues es la parte del fluido que realmente está en contacto con la superficie de intercamb