MÉTODO DE LA EFECTIVIDAD

NTUIntegrantes: Calero Deisy

Castro Karen

Paredes Gilson

Simbaña Diego

Mosquera James

Método de la efectividad-NTU

• Kays y London presentaron en 1955 un procedimiento llamado método de la efectividad-NTU, el cual simplificó mucho el análisis de los intercambiadores de calor.

• Este método se basa en un parámetro llamado efectividad de la transferencia de calor y definido como:

• La razón de la transferencia de calor real de un intercambiador de calor se puede determinar con base en un balance de energía en los fluidos caliente y frío

• Para determinar la razón máxima posible de la transferencia de calor de un intercambiador, en primer lugar se reconoce que la diferencia de temperatura máxima que se produce en él es la diferencia entre las temperaturas de entrada de los fluidos caliente y frío

RELACIONES DE DIAGRAMAS

El valor de la efectividad varia desde 0 a 1

La efectividad aumenta con rapidez para los valores pequeños de NTU hasta 1.5. Mientas es más lento para los valores más grandes.

Un gran incremento en el NTU corresponde a un incremento pequeño en la efectividad.

La efectividad de un intercambiador es independiente de la relación de capacidades c para valores de NTU menores que 0.3

APLICACIONESMÉTODO NTU

Método de (NTU)

• Puede aplicarse en problemas de diseño de intercambiadores de calor, en los cuales los flujos másicos así como las temperaturas de entrada y las temperaturas de salida son conocidas; tanto en los fluidos calientes como en los frios.

El método de la efectividad NTU

Predecir las temperaturas de salida de las corrientes de fluido caliente y del frío en un intercambiador de calor especifico.

Los intercambiadores de calor se encuentran en muchos sistemas

químicos o mecánicos. Estos sirven, como su nombre lo indica, para ganar calor o expeler calor en

determinados procesos.

Algunas de la aplicaciones más comunes se encuentran en

calentamiento, ventilación, sistemas de acondicionamiento de espacios,

radiadores en máquinas de combustión interna, calderas,

condensadores, y precalentadores o enfriamiento de fluidos.

Aplicaciones de los intercambiadores de calor:

•Precalentador

• Radiador

• Aire acondicion

ado, evaporador

y condensad

or

• Condensador de vapor

PROBLEMA 1: Dimensionado de un intercambiador de doble tubo

Para enfriar aceite se desea utiliza un intercambiador de doble tubo a contracorriente. El tubo interior de cobre tiene un diámetro interior de 25 mm y un espesor de 1 mm. El diámetro interior del tubo exterior es de 45 mm. El aceite fluye por el exterior con un caudal de 0.1 kg/s y el agua por el interior a razón de 0.2 kg/s. Si la temperatura de entrada del agua es 30ºC y la del aceite 100ºC. Calcular la longitud del intercambiador para enfriar el aceite hasta una temperatura de 60ºC.

Nota: Coeficiente global de transferencia referido al área exterior Ue=42W/(m²K)Datos Dimensiones: D1=25mm=0.025m D2=27mm=0.027m D3=45mm=0.025m Caudales: ˙ mw=0.2kg/s ˙ mo=0.1kg/s Temperaturas: Twe=30°C Toe=100°C Tos=60°C

Propiedades:Aceite a 80°C: Agua a 35°C:

Realizaremos un balance de energía sobre las corrientes de agua y aceite:

Solución usando el método efectividad-NTU: La definición de la efectividad es la siguiente:El calor máximo transferible se define en función del fluido con menos capacidad calorífica:

Para nuestro caso el fluido con menor capacidad calorífica es el aceite y por tanto:

En la colección de tablas y gráficas podemos encontrar las gráficas y expresiones que relacionan la efectividad con el NTU para diferentes tipos de intercambiadores, para el caso del doble tubo a contracorriente la expresión es:

Despejando de la expresión del NTU calculamos la longitud necesaria: