Transmisores de calor paralelos
Los intercambiadores de calor se utilizan en numerosas aplicaciones técnicas. Algunos ejemplos son los condensadores, las columnas de rectificación, las bombas de calor, los sistemas de refrigeración para motores de propulsión, los sistemas de aire acondicionado, las instalaciones de recuperación de energía y los sistemas de calefacción con fluidos térmicos. El objetivo es siempre transferir la energía térmica de un medio más caliente a otro más frío. No se produce ninguna mezcla de los medios.
La fuerza motriz de la transferencia de calor es una diferencia de temperatura. La potencia del flujo de calor transferido Q˙ se puede describir de forma general mediante
dQ/dt = dm/dt · cp · ΔT
Q˙= m˙· cp · ΔT
m˙ es el caudal másico, cp es la capacidad térmica específica y ΔT es el cambio de temperatura del medio. Esta fórmula se aplica al flujo monofásico con cp constante.
En el intercambiador de calor de flujo paralelo, ambos medios fluyen en la misma dirección a lo largo de la superficie de transferencia de calor. Las mayores diferencias de temperatura se producen en la zona de entrada. A lo largo de la dirección del flujo, las temperaturas de ambos medios se acercan rápidamente. La diferencia de temperatura impulsora media es cada vez menor.
Para el diseño se utiliza a menudo la diferencia de temperatura media logarítmica. Los requisitos previos son: que no se produzcan reacciones químicas y que no haya cambios de fase:
ΔTlm = (ΔT1−ΔT2) / ln (ΔT1 / ΔT2)
El caso contrario al intercambiador de calor de flujo paralelo es el intercambiador de calor de flujo inverso. En el intercambiador de calor de flujo inverso, el flujo opuesto da como resultado una diferencia de temperatura impulsora media más alta ΔTlm. Esto conduce, con la misma superficie de transferencia de calor y el mismo coeficiente de transferencia de calor, a una mayor eficiencia térmica en comparación con el intercambiador de calor de flujo paralelo.
- ΔTlm es la diferencia de temperatura media logarítmica
- Th,in es la temperatura de entrada del medio caliente
- Th,out es la temperatura de salida del medio caliente
- Tc,in es la temperatura de entrada del medio frío
- Tc,out es la temperatura de salida del medio frío
- Q˙ es la potencia del flujo de calor
- El índice G significa contraflujo
- El índice P significa flujo paralelo
- El índice c significa frío
- El índice h significa caliente
- U es el coeficiente de transferencia de calor total