Cálculo de la efectividad de un intercambiador de calor

El cálculo de la efectividad de un intercambiador de calor permite a los ingenieros predecir la forma cómo va a realizarse un nuevo trabajo. Esencialmente, esto ayuda a los ingenieros a predecir la temperatura de salida del chorro sin una solución de ensayo y error.

Dos métodos son comúnmente usados para calcular la efectividad, ecuaciones y gráficas. Las ecuaciones se muestran a continuación:

Para flujo en contracorriente:

Para flujo co-corriente:

Donde:

U = Coeficiente de transferencia de calor total.

A = Área de transferencia de calor.

C_min = Menor de las dos capacidades térmicas de los fluidos.

C_max = Mayor de las dos capacidades térmicas de los fluidos.

A veces se define otra variable llamada NTU (número de unidades de transferencia):

NTU = UA/Cmin

Cuando NTU se coloca en las ecuaciones de efectividad pueden usarse diagramas como los que mostramos a continuación que se usan más que las ecuaciones: 

Después, calculando el Cmin/Cmax y el NTU, la efectividad puede leerse de las gráficas. Una vez se ha encontrado la efectividad, la carga térmica puede calcularse por:

Q = Efectividad x Cmin x (Temperatura caliente de entrada –  Temperatura fría de entrada)

Y las temperaturas de salida pueden calcularse por:

Bibliografía:

Heat Exchanger Effectiveness. Cheresources.