intercambiador de calorintercambiador de calorintercambiador de calorintercambiador de calorintercambiador de calorintercambiador de calorintercambiador de calorintercambiador de calorintercambiador de calorintercambiador de calorintercambiador de calorintercambiador de calorintercambiador de calorintercambiador de calorintercambiador de calorintercambiador de calorintercambiador de calorintercambiador de calorintercambiador de calorintercambiador de calorintercambiador de calorintercambiador de calor

1. Problema 11-93:
Aceite caliente de Cp = 2200 J/Kg.°C se va enfriar por medio de agua Cp = 4180
J/Kg.°C en un intercambiador de calor de dos pasos por la carcasa y 12 pasos por
los tubos. Estos son de pared delgada y están hechos de cobre con un diámetro
de 1.8 cm. La longitud de cada paso de los tubos en el intercambiador es de 3 m y
el coeficiente de transferencia de calor total es de 340 W/m2.°C. por los tubos fluye
agua a una razón total de 0.1 Kg/s y por la carcasa fluye el aceite a razón de 0.2
Kg/s . El agua y el aceite entran a las temperaturas de 18 °C y 160 °C
respectivamente. Determine la razón de transferencia de calor en el
intercambiador y las temperaturas de salida de las corrientes del agua y aceite.
Solución:
Aplicamos el método de NTU:
Hallamos el Cmin y Cmax :
Cmax = 0.2 Kg/s x 2200 J/Kg.°C = 440 W/°C
Cmin = 0.1 Kg/s x 4180 J/Kg.°C = 418 W/°C
C = Cmin / Cmax = 418 W/°C / 440 W/°C = 0.95
Luego hallamos área de transferencia :
As = Npasos x pi x D x L = 12 x 3.1416 x 0.018m x 3 m = 2.04 m2

2. Hallamos NTU:
NTU = U x As / Cmin = 340 W/m2°C x 2.04 m2 / 418 W/°C = 1.659
De tablas hallamos la eficiencia:
e = 0.61
Si : Q real / Qmax = e
Tendremos que hallar Qmax:
Qmax = Cmin x (Tc1 – Tf1) = 418 W/°C x (160°C – 18°C) = 59.36 KW
Por tanto:
Q real = 0.61 x 59.36 KW = 36.2 KW
Qreal = m°agua x Cpagua x (Tf2 – Tf1)
Tf2 = = 36.2 KW / (0.418 KW/°C ) + 18°C = 104.6 °C
Qreal = m°aceite x Cpaceite x (Tc2 – Tc1)
Tc2 = = 36.2 KW / ( 0.44 KW/°C ) + 160°C = 77.7 °C