Relaciones ε–NTU para intercambiadores de placas con múltiples pasos y número reducido de placas

Abstract

Los intercambiadores de placas presentan varias ventajas: alta compacidad, bajo ensuciamiento, altos coeficientes de transferencia de calor y alta flexibilidad. Dentro de esta última ventaja, destaca su capacidad para poder adaptar flujos con grandes diferencias de capacidades caloríficas y/o pérdidas de carga admisibles mediante configuraciones donde uno de los fluidos (el de mayor caudal o calor específico y/o menor pérdida de carga) debe realizar múltiples pasos en el intercambiador para acomodar la pérdida de carga admisible o para aumentar el coeficiente global de transferencia de calor. Cuando uno de los fluidos realiza varios pasos, el intercambiador se puede analizar como una serie de intercambiadores de flujo en contracorriente y de flujo paralelo alternos. Desde este punto de vista, Kandilkar y Shah [1,2] obtuvieron relaciones entre la eficiencia térmica P1=ΔT1/(Tce-Tfe) y NTU1=UA/C1 y la relación de capacidades caloríficas R1=C1/C2. Este método presenta un inconveniente de cara al cálculo de un intercambiador con herramientas informáticas, ya que existen diferentes expresiones en función del número de pasos del intercambiador. Además, para un número reducido de placas, la solución propuesta se presenta en forma de tablas y no de ecuaciones algebraicas. En este trabajo se obtiene la expresión algebraica de un intercambiador de placas en configuración 1 paso – N pasos mediante el método ε-NTU, dónde el parámetro NTU se define con la capacidad calorífica mínima, lo que lo hace más adecuado para los cálculos. Además se presenta una corrección de la solución analítica, en función del número de placas, para un número de placas reducido en diferentes configuraciones.