Manual de Consulta Intecambiadores de Calor

Intercambiadores de Calor

Manual de Consulta

La diferencia de temperaturas media aritmética T C - T F no difiere de la LMTD en más de un 1% y se puede utilizar en lugar de ella para simplificar los cálculos. Para intercambiadores de calor más complicados, la determinación de Δ T no es tan sencilla, aunque el procedimiento es el mismo que para el intercambiador (1-1) en contracorriente. Para determinar el valor de Δ T del intercambiador (1-2) de la Figura 15b, se considera una longitud diferencial del mismo, a la que corresponde un área superficial de intercambio térmico de tubería dA, pudiéndose escribir las siguientes expresiones: ( ) ( ) ( ) { } Fb C Fa C Fb Fa F C C dA dT - dT T - T dQ C dT C dT - dT U + = = = (28) Eliminando dos cualesquiera de las tres temperaturas, que son desconocidas, por ejemplo T Fa y T Fb , se obtiene una ecuación diferencial en T C que se resuelve teniendo en cuenta el balance calorífico total del intercambiador: ( ) ( ) F1 F F2 C2 C C1 C T - T C T - T = (29) La expresión que proporciona el calor transmitido en el intercambiador (1-2) es: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) = + + − + − + + − + + + = 2 F1 F2 2 C2 C1 F2 F1 C2 C1 2 F1 F2 2 C2 C1 F2 F1 C2 C1 2 F1 F2 2 C2 C1 T T T T T - T T - T T T T T T - T T - T ln T - T T - T Q UA

(

) ( ln T - T T - T F2 C1 F2 C2 C1 + T T T T C2 − − F1

)

Q UA =

(LMTD) UAF

F1

=

(30)

En la que la temperatura media logarítmica verdadera es, Δ T = F(LMTD), observándose que, aparte de su complejidad, la diferencia media de temperaturas es función de las cuatro temperaturas de los dos fluidos, dos de entrada y dos de salida; para intercambiadores más complejos, la expresión del Δ T se complica. La expresión anterior se simplifica utilizando las siguientes relaciones adimensionales:

− −

F1 F1 T T P T T =

F2

(31)

Coeficiente de efectividad:

C1

T T T T F 2 C1 − −

C C

φ 1

m C z m C =

C2

F = =

=

F PF

Relación de capacidades térmicas:

(32)

C PC

C

F1

que permiten obtener la diferencia media de la temperatura como una función de F(P, z) y de la temperatura logarítmica media calculada para el caso de flujos en contracorriente para un solo paso de tubos y carcasa (LMTD), en la forma:

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