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Diseño de intercambiadores mediante el
método NTU
Ejercicio guiado
Un intercambiador de calor de flujos cruzados, con ambos fluidos sin
mezcla, tiene una superficie de intercambio A igual a 8,4 m2; los
fluidos que se utilizan son los siguientes,
o Aire, de calor específico 1005 J/kg·ºC
o Agua, de calor específico 4180 J/kg·°C
El aire entra en el intercambiador a 15°C, a razón de 2 kg/seg
El agua entra a 90°C a razón de 0,25 kg/seg
El coeficiente global de transmisión de calor tiene un valor de 250
W/m2·ºC.
Determinar
a) Las temperaturas de salida de ambos fluidos
b) El calor intercambiado
Enunciado
• Datos: geometría del intercambiador– Área de intercambio
– Forma
– Temperaturas y caudales de entrada
• Incógnitas: – Temperaturas de salida
– Calor intercambiado
Dado que se conoce la geometría, y no las temperaturas, se emplea el método NTU
metodología
1. Obtener Cmín
2. Obtener el valor del coeficiente global de transmisión UCálculo de coeficientes de convección si fuesen necesarios
3. Calcular el valor de NTU y del cociente Cmáx/Cmín
4. Obtener el valor de la eficiencia, haciendo uso de la tabla correspondiente a la geometría
5. Obtener el valor del calor intercambiado, haciendo uso de la eficiencia
6. Igualar dicho calor intercambiado, al calor absorbido o cedido por cada fluido
7. Despejar el valor de las temperaturas de salida
metodología
2. Obtener Cmín
1. Obtener los valores de Cfrío y Ccaliente
resolución
U = 250 W/m2·K
3. Obtén el valor del coeficiente global
de transmisión de calor U
4. Calcula el valor de NTU
5. Calcula el valor de Cmín/Cmáx
Nota: en este caso, se trata
de un dato. De no ser
así, habría que calcular los
valores de h exterior e
interior, si fuese necesario.
resolución
6. Calcular la eficiencia haciendo uso
de la tabla adecuada
75,0
resolución
7. Despejar los valores de las
temperaturas buscadas
)(
)·(
)·(
·75,0
11min
12
11minmax FC
FFaire
FC
friofriofrio
TTC
TTC
TTC
TC
Q
Q
Cº24,44Cº15Cº90
Cº15·
1045
201075,0 2
2C
F TT
)(
)·(
)·(
·75,0
11min
21
11minmax FC
CCagua
FC
calientecalientecaliente
TTC
TTC
TTC
TC
Q
Q
Cº75,33Cº15Cº90
Cº90·
1
175,0 2
2C
C TT
El fluido frio pasa de 15ºC a 44ºC, y el caliente de 90 a 33ºC. El caliente sufre mayor
descenso de temperatura que el incremento que sufre el frío; esto es lo esperado, ya
que el fluido que tiene un C menor es en el que más varía la temperatura
resolución
8. Con las temperaturas conocidas,
calcular el calor
calientecalientecaliente TCQ ·
WCC
WTCQ friofriofrio 25,58781)º75,3390·(
º1045·
WCC
W25,58781)º1524,44·(
º2010
resolución
www.mondragon.edu/muplus
• Gracias
gracias
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