Este documento presenta un ejercicio guiado para determinar las temperaturas de salida y el calor intercambiado en un intercambiador de calor de flujos cruzados utilizando el método NTU. Se dan los datos de entrada de aire y agua, así como las propiedades de los fluidos y el área y coeficiente de transmisión del intercambiador. El método implica calcular los parámetros Cmín, NTU, eficiencia, y usar la eficiencia para determinar el calor intercambiado y las temperaturas de salida

1. Diseño de intercambiadores mediante el
método NTU
Ejercicio guiado

2. Enunciado
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

3. metodología
• 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

4. metodología
1. Obtener Cmín
2. Obtener el valor del coeficiente global de transmisión U
Cálculo 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

5. 1.
Obtener los valores de Cfrío y Ccaliente
resolución
2. Obtener Cmín

6. resolución
Nota: en este caso, se trata
de un dato. De no ser
así, habría que calcular los
Uvalores de h exterior e
= 250 W/m2·K
interior, si fuese necesario.
3.
Obtén el valor del coeficiente global
de transmisión de calor U
4.
5.
Calcula el valor de NTU
Calcula el valor de Cmín/Cmáx

7. resolución
6.
Calcular la eficiencia haciendo uso
de la tabla adecuada
0,75

8. 7.
Despejar los valores de las
temperaturas buscadas
resolución
Ccaliente· Tcaliente Cagua·(TC1 TC 2 )
Cmin·(TC1 TF1 ) Cmin (TC1 TF1 )
1 90º C TC 2
0,75 ·
TC 2 33,75º C
1 90º C 15º C
Q frio
C frio · T frio
Caire ·(TF 2 TF1 )
0,75
Qmax Cmin·(TC1 TF1 ) Cmin (TC1 TF1 )
2010 TF 2 15º C
0,75
·
TC 2 44,24º C
1045 90º C 15º C
Qcaliente
0,75
Qmax
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

9. resolución
8.
Con las temperaturas conocidas,
calcular el calor
Qcaliente
Ccaliente· Tcaliente
W
2010 ·( 44,24 15)º C
ºC
Q frio
C frio · T frio
58781,25W
W
1045 ·(90 33,75)º C
ºC
58781,25W

10. gracias
• Gracias
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