Procedimiento de cálculo de la efectividad de un intercambiador de calor

El cálculo de la efectividad del intercambiador de calor permite a los ingenieros predecir cómo un nuevo intercambiador de calor realizará un nuevo trabajo. Esencialmente, ayuda a los ingenieros a predecir las temperaturas de salida del fluido sin una solución de ensayo-error que de otra forma sería necesario. La efectividad de un intercambiador de calor se define como el ratio de la cantidad actual del calor transferido a la máxima cantidad posible de calor que puede ser transferido sin un área infinita.

Dos métodos comunes se usan para calcular la efectividad, ecuaciones y gráficas. Las ecuaciones son las siguientes:

Donde:

• U = Coeficiente de transferencia de calor
• A = Área de transferencia de calor.
• C_min = La más baja de las dos capacidades caloríficas de los fluidos.
•  C_max = La mayor de las dos capacidades caloríficas de los fluidos.

A menudo, se define otra variable que se denomina NTU (número de unidades de transferencia); NTU = UA/C_min

Cuando NFU se coloca en las ecuaciones de efectividad y se representan gráficamente, podemos construir la gráfica que se muestra en las figuras con las que abrimos el artículo en la forma que más a menudo suele utilizarse.

Luego, calculando el C_min/C_max y el NTU, la efectividad puede leerse en estos diagramas. Una vez se ha encontrado la efectividad, la carga térmica se calcula por:

Q = Efectividad x C_min x (Temperatura de entrada del agua caliente – Temperatura de entrada del agua fría)

Y las temperaturas de salida pueden calcularse por: