Método NUT

MÉTODO DE NÚMERO DE UNIDADES DE TRANSFERENCIA (NUT) Presentado por: Jorge Enrique Patiño Daniel Alberto Cifuentes Jhonatan Damian Niño Miguel Ángel Rodríguez

¿Qué es el método NUT? ●

●

El método NUT se propone para solucionar los inconvenientes del método de la diferencia de temperatura media logarítmica (LMTD). Se basa en el parámetro conocido como efectividad de transferencia de calor que es la razón entre la transferencia de calor real y la máxima transferencia de calor posible.

=

ε

 á

=

 , −,  ℎ, −,

  →   = ε ∗ á

Relaciones de la efectividad para intercambiadores de calor ●

La efectividad de un intercambiador de calor se  puede representar en función de las relaciones adimensionales NUT (Número de unidades de transferencia) y c (relación de capacidades caloríficas). 

NUT= 

í

=

     

í

=

í á

Tipo de intercambiador de calor

Relación de efectividad

Doble tubo - Flujo paralelo

1   − +

=

Doble tubo - Contraflujo

Tubo y coraza

=

 = 

ln 1   1  c 1c

1

1   − +

 =

1    − −

1

= 2 1 

NUT



1

 

1   −

+

1   −

+

1 1

ln(

1

) ε1

2    1    1    =  ln  2 1      1    1    1

Tipo de intercambiador de calor

Relación de efectividad

Flujo cruzado con fluido no mezclado

 =1

Flujo cruzado con Cmáx mezclado y Cmín no mezclado

=

Flujo cruzado con Cmíx mezclado y Cmán no mezclado

Intercambiadores con c=0

1 

NUT

 . .7 − ( −) 

( 1     − 

 =1

−

 

 −  

 = 1   −

)

 =  ln 1 

 = 

ln 1   

ln  ln 1    1 

 = ln( 1   )

Ejemplo Un intercambiador de calor de doble tubo a contraflujo va a calentar agua de 20ºC a 80ºC a una velocidad de 1.2kg/s. El calentamiento se llevará a cabo mediante agua geotérmica disponible a 160ºC a una razón de flujo de 2kg/s. El tubo interno tiene paredes delgadas y un diámetro de flujo de masa de 2kg/s. EL tubo interno tiene paredes delgadas y un diámetro de 1.5 cm. El coeficiente de transferencia de calor general del intercambiador de calor es de 640W/m2 K. Mediante la eficiencia del método NUT determine la longitud del intercambiador de calor necesaria para lograr el calentamiento deseado. Salmuera geotérmica caliente Thentrada=160 ºC, 2kg/s  Agua fría Tcentrada =20ºC, 1.2Kg/s

Thsalida=80ºC D=1,5 cm

Determinar las razones de capacidad calorífica para cada fluido.

Por lo tanto la capacidad calorífica mínima es 5,02 kW/ºC

Relación de capacidades

Razón Máxima de transferencia

Razón Real de transferencia

Efectividad del intercambiador

Ecuación de NUT Para intercambiador de tubo flujo paralelo

Resumen: 1. 2. 3. 4. 5.

=

  

 =

5.11  0.015

Calcular el C min Calcular la relación C Hallar Qmax y Qreal Determinar la efectividad ε Identificar la ecuación que determine el NUT 6. Utilizar la definición de NUT

  = 108.50

Selección del intercambiador de calor Razón de transferencia de calor Otros

Costo

Materiales

Bombeo

Tipo

Tamaño y peso

Referencias F. P. Incropera y D. P. DeWitt,  Fundamentos de transferencia de calor. Pearson Educación, 1999. Cengel, TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA. McGraw-Hill Interamericana de España S.L., 2011.

Preguntas

Gracias su atención