Calculadora de efectividad NTU de intercambiadores de calor

Seleccione flujo ideal contracorriente o paralelo, introduzca NTU y Cr adimensionales y obtenga la efectividad como fracción y porcentaje. Emplea las relaciones estándar efectividad-NTU y resuelve directamente el límite contracorriente cuando ambas tasas de capacidad son iguales. Resulta útil si usted ya conoce UA y las capacidades de las corrientes y necesita medir de forma rápida y repetible cuánto se acerca el equipo a la transferencia máxima termodinámicamente posible.

Comprenda las tres magnitudes antes de introducir datos

La efectividad, representada por epsilon, es la tasa real de transferencia de calor dividida entre la máxima tasa termodinámicamente posible para las dos corrientes de entrada; por ello varía entre cero y uno. El número de unidades de transferencia se define como NTU = UA/Cmin, donde U es el coeficiente global, A el área de intercambio y Cmin la menor tasa de capacidad térmica. Un NTU mayor suele indicar más conductancia o área respecto de la corriente cuya temperatura cambia con mayor facilidad. La relación de capacidades es Cr = Cmin/Cmax y, por definición, debe estar entre cero y uno. Un valor próximo a cero representa una corriente con capacidad muy superior, incluido el límite habitual de condensación o evaporación casi isotérmica. El valor uno indica capacidades iguales. Introduzca valores coherentes de NTU y Cr: la herramienta no calcula U, A, caudal másico ni calor específico, ni corrige propiedades de origen incoherentes.

Seleccione la disposición ideal de flujo correcta

En contracorriente, las corrientes avanzan en sentidos opuestos sobre la superficie de intercambio. Con iguales NTU y Cr, esta disposición suele lograr más efectividad que el flujo paralelo porque mantiene una diferencia térmica más favorable. En paralelo, ambas corrientes entran por el mismo extremo y avanzan en la misma dirección, por lo que su diferencia de temperatura disminuye rápidamente. Para contracorriente y Cr distinto de uno se usa epsilon = [1 - exp(-NTU(1-Cr))]/[1 - Cr exp(-NTU(1-Cr))]. Si Cr es exactamente uno, la expresión presenta una forma cero sobre cero eliminable y se evalúa su límite epsilon = NTU/(1+NTU). Para flujo paralelo se aplica epsilon = [1 - exp(-NTU(1+Cr))]/(1+Cr). Estas ecuaciones no describen flujo cruzado, equipos de carcasa y tubos multipaso, regeneradores, fugas, pérdidas térmicas, conducción axial, variaciones de ensuciamiento ni configuraciones de fase que exijan otra correlación.

Use la efectividad para comprobar el diseño térmico

Una vez conocida la efectividad, suele calcularse la carga térmica mediante q = epsilon Cmin(Th,in - Tc,in), con unidades compatibles y una convención de signos coherente. Después pueden obtenerse las temperaturas de salida mediante balances energéticos, siempre que las capacidades permanezcan aproximadamente constantes. Interprete el resultado como un cálculo de modelo, no como garantía de rendimiento. La distribución desigual, derivaciones, ensuciamiento, pérdidas, propiedades variables, presión, cambio de fase o mezcla asociada a la geometría pueden alejar el equipo real del caso ideal. Compruebe que la disposición elegida coincide con el método de diseño y que Cmin y Cmax proceden del caudal másico multiplicado por el calor específico adecuado. Compare condiciones nominales, mínimas y máximas y conserve suficiente precisión interna. La respuesta API incluye relación e inputs para facilitar la auditoría. Cada solicitud automatizada cuesta $0.002; la calculadora del navegador no requiere una solicitud API.