A intercambiador de calor de flujo cruzado Funciona permitiendo que dos fluidos fluyan perpendicularmente entre sí, generalmente uno a través de tubos y el otro por el exterior de estos. El principio fundamental es que el calor se transfiere de un fluido al otro a través de las paredes de los tubos. A continuación, se explica paso a paso su funcionamiento:
Componentes:
- Lado del tubo:Uno de los fluidos fluye a través de los tubos.
- Lado de la concha:El otro fluido fluye sobre los tubos, a través del haz de tubos, en una dirección perpendicular al flujo del fluido dentro de los tubos.
Proceso de trabajo:
- Entrada de fluidoAmbos fluidos (caliente y frío) entran al intercambiador de calor por entradas diferentes. Un fluido (por ejemplo, el fluido caliente) entra por los tubos, y el otro (el fluido frío) entra por el espacio exterior de los tubos.
- Flujo de fluidos:
- El fluido que fluye dentro de los tubos se mueve en una trayectoria recta o ligeramente torcida.
- El fluido que fluye fuera de los tubos los cruza perpendicularmente. La trayectoria de este fluido puede ser transversal (directamente a través de los tubos) o tener una configuración más compleja, como una combinación de flujo cruzado y contraflujo.
- Transferencia de calor:
- El calor del fluido caliente se transfiere a las paredes del tubo y luego al fluido frío que fluye a través de los tubos.
- La eficiencia de la transferencia de calor depende de la diferencia de temperatura entre los dos fluidos. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura, más eficiente será la transferencia de calor.
- SalidaTras la transferencia de calor, el fluido caliente, ahora más frío, sale por una salida, y el fluido frío, ahora más caliente, por otra. El proceso de intercambio de calor produce un cambio de temperatura en ambos fluidos a medida que fluyen por el intercambiador de calor.
Variaciones de diseño:
- Flujo cruzado de un solo paso:Un fluido fluye en una sola dirección a través de los tubos y el otro fluido se mueve a través de los tubos.
- Flujo cruzado de múltiples pasos:El fluido dentro de los tubos puede fluir en múltiples pasadas para aumentar el tiempo de contacto con el fluido exterior, mejorando la transferencia de calor.
Consideraciones de eficiencia:
- Los intercambiadores de calor de flujo cruzado suelen ser menos eficientes que los de contraflujo, ya que el gradiente de temperatura entre los dos fluidos disminuye a lo largo del intercambiador. En contraflujo, los fluidos mantienen una diferencia de temperatura más constante, lo que aumenta la eficacia de la transferencia de calor.
- Sin embargo, los intercambiadores de calor de flujo cruzado son más fáciles de diseñar y a menudo se utilizan en situaciones donde el espacio es limitado o donde es necesario separar los fluidos (como en los intercambiadores de calor aire-aire).
Aplicaciones:
- Intercambiadores de calor refrigerados por aire (como en los sistemas HVAC o en los radiadores de los automóviles).
- Refrigeración de equipos electrónicos.
- Intercambiadores de calor para sistemas de ventilación.
Por lo tanto, si bien no son tan eficientes térmicamente como los intercambiadores de calor de contraflujo, los diseños de flujo cruzado son versátiles y se utilizan comúnmente cuando la simplicidad o el ahorro de espacio son importantes.