¿Cómo funciona un intercambiador de calor tubular?

Un intercambiador de calor tubular es un dispositivo que se utiliza para transferir calor entre fluidos sin permitir que se mezclen. Consiste en una serie de tubos encerrados dentro de una carcasa, y cada fluido fluye por vías separadas. A continuación, se ofrece una explicación paso a paso de cómo funciona un intercambiador de calor tubular:
Trayectorias de los fluidos: un fluido, denominado fluido primario, fluye a través de los tubos, mientras que el otro, denominado fluido secundario, fluye fuera de los tubos dentro de la carcasa, rodeándolos. Según el diseño, la dirección de deslizamiento de los fluidos puede ser en paralelo (en la misma dirección), en contracorriente (en direcciones opuestas) o en cruz.
Transferencia de calor: el fluido primario ingresa al intercambiador de calor en un extremo de los tubos, mientras que el fluido secundario se agrega en el lado de la carcasa. Si se desea transferir calor del fluido primario al fluido secundario, el fluido primario es el fluido nuevo y el fluido secundario es el fluido frío. Por el contrario, si se requiere enfriamiento, las tareas se invierten.
Conducción y convección: el calor se transmite a través de las paredes de los tubos desde el fluido nuevo hasta la pared del tubo más frío. Luego, mediante convección, el calor se transfiere desde la pared del tubo al fluido secundario más frío que fluye a través de los tubos. La eficacia de este proceso depende de factores como la conductividad térmica del material del tubo, la velocidad de deslizamiento de ambos fluidos y la diferencia de temperatura entre ellos.
Aletas (opcional): En algunos intercambiadores de calor tubulares, se envían aletas al exterior de los tubos para ampliar la región de la superficie en contacto con el fluido secundario, mejorando además la transferencia de calor.
Control de temperatura: Para garantizar un cambio de calor eficaz y mantener las temperaturas de salida preferidas para cada fluido, las cotas de deslizamiento y las temperaturas de entrada se pueden controlar mediante el uso de válvulas y sensores.
Salida y recirculación: Después de cambiar de temperatura, los fluidos salen del intercambiador de calor por sus respectivas salidas. El fluido primario enfriado (o calentado) puede recircularse nuevamente hacia el proceso o dispositivo al que sirve, mientras que el fluido secundario calentado (o enfriado) se dirige a su siguiente nivel o proceso.
Los intercambiadores de calor tubulares se utilizan ampliamente debido a su versatilidad, capacidad para manejar fluidos de alta presión y su idoneidad para manejar fluidos con sólidos en suspensión. Se utilizan en industrias que van desde el procesamiento químico y petroquímico hasta el procesamiento de alimentos y bebidas y los sistemas de HVAC.