eg052 ntu
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Diseño de intercambiadores mediante el
método NTU
Ejercicio guiado
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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
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• 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
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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
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2. Obtener Cmín
1. Obtener los valores de Cfrío y Ccaliente
resolución
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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
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6. Calcular la eficiencia haciendo uso
de la tabla adecuada
75,0
resolución
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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
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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
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www.mondragon.edu/muplus
• Gracias
gracias