Intercambiadores de calor

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Metodología alternativa para la solución de un problema de intercambiadores de calor cuando no se conocen dos de las cuatro temperaturas en los extremos del intercambiador

Planteamiento delproblema

Se conoce las siguientes variables: T1(temperatura de entrada del fluido caliente), t2(temperatura de entrada del fluido frió), [pic](flujo másico del fluido caliente), [pic](flujo másicodel fluido frío), U(coeficiente global), A(área de transferencia disponible para el intercambiador).
Adicionalmente de tiene identificados los dos fluidos (no cambian de fase en el intervalo decalentamiento y enfriamiento según sea el caso)

Se debe establecer como solución: q(flujo de calor transferido) , T2(temperatura de salida del fluido caliente), t1(temperatura de salida del fluidofrío)

Planteamiento de la solución:
[pic]
Balance energético:
[pic] 1.1
Donde:[pic]
Metodología de la solución:
1. Suponer una temperatura de salida de uno de los fluidos, por ejemploT2.
2. de la los dos primeros miembros de la ecuación 1.1 despejamos t1, para esto es necesario establecer[pic] y [pic] para esta última expresión es necesaria una iteración previa paraevaluar la capacidad calorífica.
[pic] 1.2
3. igualando dos términos de la derecha en la ecuación 1.1:
[pic] 1.3
A partir de las cuatro temperaturas disponibles hasta este punto se puedeestimar FD
Luego la incógnita de la última expresión es la temperatura T2
Esta se puede resolver aplicando un método numérico sencillo por ejemplo el método Newton - Raphson

T2(n+1) = T2(n) -f(T2(n)) / f’(T2(n))
f(T2)=[pic]
f’(T2)=[pic]
[pic]
[pic] 1.4

Entonces utilizando esta última expresión se puede calcular un valor de T2 para comparar con el valor inicial supuesto
Enresumen para la solución se utilizan las ecuaciones 1.1 a 1.4
-----------------------

1 2

[pic]

[pic]

t2

t1=?

T2=?

T1

t2

t1

T2

T1
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