Dimensional analysis applied to jacketed shell and tube heat exchangers modeling

Abstract

En esta investigación se utilizó el análisis dimensional para establecer un modelo abreviado de predicción de la temperatura de descarga de sulfuro de hidrógeno en intercambiadores de calor de tubos y coraza enchaquetados. Teniendo en cuenta que los equipos pertenecen a una instalación industrial en operaciones, se aplicó el método de experimentación pasiva. Después de seleccionar los parámetros del proceso de transferencia de calor, se procedió con la aplicación del teorema Pi-Buckingham y la técnica de repetición de variables. La aproximación de la ecuación explícita del modelo se llevó a cabo posterior a la formulación de los grupos adimensionales, mediante una regresión lineal múltiple basada en el método de mínimos cuadrados. La capacidad predictiva del modelo se evaluó comparando las predicciones con los valores medidos para la temperatura de descarga, obteniéndose una correlación de Pearson del 97.5 %, un error absoluto medio de 2.1 K, y desviaciones máximas de 1.7 %. La ecuación explícita obtenida es válida para los intercambiadores de calor estudiados, en los rangos 0.55 ≤ ṁ1 ≤ 0.60, 1.06 ≤ ṁ2 ≤ 1.09, y 0.22 ≤ ṁ3 ≤ 0.24 (flujo de los fluidos, kg/s). Puede utilizarse como método de cálculo alternativo para predecir con rapidez el rendimiento de los equipos, eludiendo la determinación de los coeficientes globales de transferencia de calor.

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