Coeficiente de transferencia de calor - Heat transfer coefficient

El coeficiente de transferencia de calor o coeficiente de película , o efectividad de la película , en termodinámica y en mecánica es la constante de proporcionalidad entre el flujo de calor y la fuerza impulsora termodinámica para el flujo de calor (es decir, la diferencia de temperatura, Δ T ):

La velocidad de transferencia de calor general para los modos combinados se expresa generalmente en términos de una conductancia general o coeficiente de transferencia de calor, U . En ese caso, la tasa de transferencia de calor es:

${\ Displaystyle {\ dot {Q}} = hA (T_ {2} -T_ {1})}$

dónde:

${\ Displaystyle A}$: superficie donde tiene lugar la transferencia de calor, m ²

${\ Displaystyle T_ {2}}$: temperatura del fluido circundante, K

${\ Displaystyle T_ {1}}$: temperatura de la superficie sólida, K.

La definición general del coeficiente de transferencia de calor es:

${\ Displaystyle h = {\ frac {q} {\ Delta T}}}$

dónde:

q : flujo de calor , W / m ² ; es decir, potencia térmica por unidad de área , q = d${\ Displaystyle {\ dot {Q}}}$ / dA

h : coeficiente de transferencia de calor, W / (m ² • K)

Δ T : diferencia de temperatura entre la superficie sólida y el área del fluido circundante, K

Se utiliza para calcular la transferencia de calor , normalmente por convección o transición de fase entre un fluido y un sólido. El coeficiente de transferencia de calor tiene unidades SI en vatios por metro cuadrado kelvin: W / (m ² K).

El coeficiente de transferencia de calor es el recíproco del aislamiento térmico . Se utiliza para materiales de construcción ( valor R ) y para aislamiento de ropa .

Existen numerosos métodos para calcular el coeficiente de transferencia de calor en diferentes modos de transferencia de calor, diferentes fluidos, regímenes de flujo y bajo diferentes condiciones termohidráulicas . A menudo, se puede estimar dividiendo la conductividad térmica del fluido de convección por una escala de longitud. El coeficiente de transferencia de calor a menudo se calcula a partir del número de Nusselt (un número adimensional ). También hay calculadoras en línea disponibles específicamente para aplicaciones de fluidos de transferencia de calor . La evaluación experimental del coeficiente de transferencia de calor plantea algunos desafíos, especialmente cuando se deben medir pequeños flujos (p . Ej .). ${\ Displaystyle <0.2 {\ rm {W / cm ^ {2}}}}$

Composición

A continuación se muestra un método simple para determinar un coeficiente de transferencia de calor general que es útil para encontrar la transferencia de calor entre elementos simples como paredes en edificios o intercambiadores de calor. Tenga en cuenta que este método solo tiene en cuenta la conducción dentro de los materiales, no tiene en cuenta la transferencia de calor a través de métodos como la radiación. El método es como sigue:

${\ Displaystyle 1 / (U \ cdot A) = 1 / (h_ {1} \ cdot A_ {1}) + dx_ {w} / (k \ cdot A) + 1 / (h_ {2} \ cdot A_ { 2})}$

Dónde:

• ${\ Displaystyle U}$= el coeficiente total de transferencia de calor (W / (m ² • K))
• ${\ Displaystyle A}$= el área de contacto para cada lado del fluido (m ² ) (con y expresando cualquier superficie)${\ Displaystyle A_ {1}}$${\ Displaystyle A_ {2}}$
• ${\ Displaystyle k}$= la conductividad térmica del material (W / (m · K))
• ${\ Displaystyle h}$= el coeficiente de transferencia de calor por convección individual para cada fluido (W / (m ² • K))
• ${\ displaystyle dx_ {w}}$ = el espesor de la pared (m).

Como las áreas para cada aproximación a la superficie son iguales, la ecuación se puede escribir como el coeficiente de transferencia por unidad de área como se muestra a continuación:

${\ Displaystyle 1 / U = 1 / h_ {1} + dx_ {w} / k + 1 / h_ {2}}$

o

${\ Displaystyle U = 1 / (1 / h_ {1} + dx_ {w} / k + 1 / h_ {2})}$

A menudo, el valor de se conoce como la diferencia de dos radios donde los radios interior y exterior se utilizan para definir el grosor de una tubería que transporta un fluido, sin embargo, esta cifra también puede considerarse como un grosor de pared en un mecanismo de transferencia de placa plana. u otras superficies planas comunes, como una pared en un edificio, cuando la diferencia de área entre cada borde de la superficie de transmisión se aproxima a cero. ${\ displaystyle dx_ {w}}$

En las paredes de los edificios, la fórmula anterior se puede utilizar para derivar la fórmula comúnmente utilizada para calcular el calor a través de los componentes del edificio. Los arquitectos e ingenieros llaman a los valores resultantes el valor U o el valor R de un conjunto de construcción como una pared. Cada tipo de valor (R o U) está relacionado como inverso entre sí, de manera que Valor R = 1 / Valor U y ambos se entienden más completamente a través del concepto de un coeficiente de transferencia de calor general descrito en la sección inferior de este documento. .

Correlaciones de transferencia de calor por convección

Aunque la transferencia de calor por convección se puede derivar analíticamente mediante análisis dimensional, análisis exacto de la capa límite, análisis integral aproximado de la capa límite y analogías entre la transferencia de energía y momento, estos enfoques analíticos pueden no ofrecer soluciones prácticas a todos los problemas cuando no existen métodos matemáticos. modelos aplicables. Por lo tanto, varios autores desarrollaron muchas correlaciones para estimar el coeficiente de transferencia de calor por convección en varios casos, incluida la convección natural, la convección forzada para el flujo interno y la convección forzada para el flujo externo. Estas correlaciones empíricas se presentan para su geometría particular y condiciones de flujo. Como las propiedades del fluido dependen de la temperatura, se evalúan a la temperatura de la película , que es el promedio de la superficie y la temperatura global circundante . ${\ Displaystyle T_ {f}}$${\ Displaystyle T_ {s}}$${\ displaystyle {{T} _ {\ infty}}}$

${\ Displaystyle {{T} _ {f}} = {\ frac {{{T} _ {s}} + {{T} _ {\ infty}}} {2}}}$

Flujo externo, plano vertical

Las recomendaciones de Churchill y Chu proporcionan la siguiente correlación para la convección natural adyacente a un plano vertical, tanto para flujo laminar como turbulento. k es la conductividad térmica del fluido, L es la longitud característica con respecto a la dirección de la gravedad, Ra _L es el número de Rayleigh con respecto a esta longitud y Pr es el número de Prandtl .

${\ Displaystyle h \ = {\ frac {k} {L}} \ left ({0,825 + {\ frac {0,387 \ mathrm {Ra} _ {L} ^ {1/6}} {\ left (1+ ( 0.492 / \ mathrm {Pr}) ^ {9/16} \ right) ^ {8/27}}}} \ right) ^ {2} \, \ quad \ mathrm {Ra} _ {L} <10 ^ { 12}}$

Para los flujos laminares, la siguiente correlación es un poco más precisa. Se observa que una transición de un límite laminar a uno turbulento ocurre cuando Ra _L excede alrededor de 10 ⁹ .

${\ Displaystyle h \ = {\ frac {k} {L}} \ left (0,68 + {\ frac {0,67 \ mathrm {Ra} _ {L} ^ {1/4}} {\ left (1+ (0,492 / \ mathrm {Pr}) ^ {9/16} \ right) ^ {4/9}}} \ right) \, \ quad \ mathrm {1} 0 ^ {- 1} <\ mathrm {Ra} _ { L} <10 ^ {9}}$

Cilindros verticales de flujo externo

Para cilindros con sus ejes verticales, las expresiones para superficies planas se pueden utilizar siempre que el efecto de curvatura no sea demasiado significativo. Esto representa el límite donde el espesor de la capa límite es pequeño en relación con el diámetro del cilindro . Las correlaciones para paredes planas verticales se pueden utilizar cuando ${\ Displaystyle D}$

${\ Displaystyle {\ frac {D} {L}} \ geq {\ frac {35} {\ mathrm {Gr} _ {L} ^ {\ frac {1} {4}}}}}$

donde está el número de Grashof . ${\ Displaystyle \ mathrm {Gr} _ {L}}$

Flujo externo, placas horizontales

WH McAdams sugirió las siguientes correlaciones para placas horizontales. La flotabilidad inducida será diferente dependiendo de si la superficie caliente está orientada hacia arriba o hacia abajo.

Para una superficie caliente hacia arriba o una superficie fría hacia abajo, para flujo laminar:

${\ Displaystyle h \ = {\ frac {k0.54 \ mathrm {Ra} _ {L} ^ {1/4}} {L}} \, \ quad 10 ^ {5} <\ mathrm {Ra} _ { L} <2 \ times 10 ^ {7}}$

y para flujo turbulento:

${\ Displaystyle h \ = {\ frac {k0.14 \ mathrm {Ra} _ {L} ^ {1/3}} {L}} \, \ quad 2 \ times 10 ^ {7} <\ mathrm {Ra } _ {L} <3 \ times 10 ^ {10}.}$

Para una superficie caliente hacia abajo, o una superficie fría hacia arriba, para flujo laminar:

${\ Displaystyle h \ = {\ frac {k0.27 \ mathrm {Ra} _ {L} ^ {1/4}} {L}} \, \ quad 3 \ times 10 ^ {5} <\ mathrm {Ra } _ {L} <3 \ times 10 ^ {10}.}$

La longitud característica es la relación entre el área de la superficie de la placa y el perímetro. Si la superficie está inclinada en un ángulo θ con la vertical, entonces las ecuaciones para una placa vertical de Churchill y Chu pueden usarse para θ hasta 60 °; si el flujo de la capa límite es laminar, la constante gravitacional g se reemplaza con g cos  θ al calcular el término Ra.

Flujo externo, cilindro horizontal

Para cilindros de longitud suficiente y efectos finales insignificantes, Churchill y Chu tienen la siguiente correlación para . ${\ Displaystyle 10 ^ {- 5} <\ mathrm {Ra} _ {D} <10 ^ {12}}$

${\ Displaystyle h \ = {\ frac {k} {D}} \ left ({0.6 + {\ frac {0.387 \ mathrm {Ra} _ {D} ^ {1/6}} {\ left (1+ ( 0.559 / \ mathrm {Pr}) ^ {9/16} \, \ right) ^ {8/27} \,}}} \ right) ^ {2}}$

Flujo externo, esferas

Para esferas, T. Yuge tiene la siguiente correlación para Pr≃1 y . ${\ Displaystyle 1 \ leq \ mathrm {Ra} _ {D} \ leq 10 ^ {5}}$

${\ Displaystyle {\ mathrm {Nu}} _ {D} \ = 2 + 0.43 \ mathrm {Ra} _ {D} ^ {1/4}}$

Recinto rectangular vertical

Para el flujo de calor entre dos placas verticales opuestas de recintos rectangulares, Catton recomienda las siguientes dos correlaciones para relaciones de aspecto más pequeñas. Las correlaciones son válidas para cualquier valor del número de Prandtl.

Para 1 < H / L <2:

${\ Displaystyle h \ = {\ frac {k} {L}} 0,18 \ left ({\ frac {\ mathrm {Pr}} {0,2+ \ mathrm {Pr}}} \ mathrm {Ra} _ {L} \ derecha) ^ {0.29} \, \ quad \ mathrm {Ra} _ {L} \ mathrm {Pr} /(0.2+\mathrm {Pr})> 10 ^ {3}}$

donde H es la altura interna del gabinete y L es la distancia horizontal entre los dos lados de diferentes temperaturas.

Para 2 < H / L <10:

${\ Displaystyle h \ = {\ frac {k} {L}} 0.22 \ left ({\ frac {\ mathrm {Pr}} {0.2+ \ mathrm {Pr}}} \ mathrm {Ra} _ {L} \ derecha) ^ {0.28} \ left ({\ frac {H} {L}} \ right) ^ {- 1/4} \, \ quad \ mathrm {Ra} _ {L} <10 ^ {10}.}$

Para recintos verticales con relaciones de aspecto más grandes, se pueden utilizar las dos correlaciones siguientes. Para 10 < H / L <40:

${\ Displaystyle h \ = {\ frac {k} {L}} 0.42 \ mathrm {Ra} _ {L} ^ {1/4} \ mathrm {Pr} ^ {0.012} \ left ({\ frac {H} {L}} \ right) ^ {- 0.3} \, \ quad 1 <\ mathrm {Pr} <2 \ times 10 ^ {4}, \, \ quad 10 ^ {4} <\ mathrm {Ra} _ { L} <10 ^ {7}.}$

Para 1 < H / L <40:

${\ Displaystyle h \ = {\ frac {k} {L}} 0,46 \ mathrm {Ra} _ {L} ^ {1/3} \, \ quad 1 <\ mathrm {Pr} <20, \, \ quad 10 ^ {6} <\ mathrm {Ra} _ {L} <10 ^ {9}.}$

Para las cuatro correlaciones, las propiedades de los fluidos se evalúan a la temperatura promedio —a diferencia de la temperatura de la película— , donde y son las temperaturas de las superficies verticales y . ${\ Displaystyle (T_ {1} + T_ {2}) / 2}$${\ Displaystyle T_ {1}}$${\ Displaystyle T_ {2}}$${\ Displaystyle T_ {1}> T_ {2}}$

Convección forzada

Flujo interno, flujo laminar

Sieder y Tate dan la siguiente correlación para tener en cuenta los efectos de entrada en el flujo laminar en tubos donde es el diámetro interno, es la viscosidad del fluido a la temperatura media global, es la viscosidad a la temperatura de la superficie de la pared del tubo. ${\ Displaystyle D}$${\ Displaystyle {\ mu} _ {b}}$${\ Displaystyle {\ mu} _ {w}}$

${\ Displaystyle \ mathrm {Nu} _ {D} = {1.86} \ cdot {{\ left (\ mathrm {Re} \ cdot \ mathrm {Pr} \ right)} ^ {{} ^ {1} \! \ ! \ diagup \! \! {} _ {3} \;}} {{\ left ({\ frac {D} {L}} \ right)} ^ {{} ^ {1} \! \! \ diagup \! \! {} _ {3} \;}} {{\ left ({\ frac {{\ mu} _ {b}} {{\ mu} _ {w}}} \ right)} ^ {0.14 }}}$

Para un flujo laminar completamente desarrollado, el número de Nusselt es constante e igual a 3,66. Mills combina los efectos de entrada y el flujo completamente desarrollado en una ecuación

${\ Displaystyle \ mathrm {Nu} _ {D} = 3,66 + {\ frac {0,065 \ cdot \ mathrm {Re} \ cdot \ mathrm {Pr} \ cdot {\ frac {D} {L}}} {1+ 0.04 \ cdot \ left (\ mathrm {Re} \ cdot \ mathrm {Pr} \ cdot {\ frac {D} {L}} \ right) ^ {2/3}}}}$

Flujo interno, flujo turbulento

La correlación Dittus-Bölter (1930) es una correlación común y particularmente simple útil para muchas aplicaciones. Esta correlación es aplicable cuando la convección forzada es el único modo de transferencia de calor; es decir, no hay ebullición, condensación, radiación significativa, etc. Se prevé que la precisión de esta correlación sea de ± 15%.

Para un fluido que fluye en una tubería circular recta con un número de Reynolds entre 10,000 y 120,000 (en el rango de flujo de tubería turbulenta ), cuando el número de Prandtl del fluido está entre 0,7 y 120, para una ubicación alejada de la entrada de la tubería (más de 10 tuberías diámetros; más de 50 diámetros según muchos autores) u otras perturbaciones de flujo, y cuando la superficie de la tubería es hidráulicamente lisa, el coeficiente de transferencia de calor entre la mayor parte del fluido y la superficie de la tubería se puede expresar explícitamente como:

${\ displaystyle {hd \ over k} = {0.023} \, \ left ({jd \ over \ mu} \ right) ^ {0.8} \, \ left ({\ mu c_ {p} \ over k} \ right ) ^ {n}}$

dónde:

${\ Displaystyle d}$es el diámetro hidráulico

${\ Displaystyle k}$es la conductividad térmica del fluido a granel

${\ Displaystyle \ mu}$es la viscosidad del fluido

${\ Displaystyle j}$ flujo de masa

${\ Displaystyle c_ {p}}$capacidad calorífica isobárica del fluido

${\ Displaystyle n}$ es 0.4 para calefacción (pared más caliente que el fluido a granel) y 0.33 para enfriar (pared más fría que el fluido a granel).

Las propiedades del fluido necesarias para la aplicación de esta ecuación se evalúan a la temperatura global evitando así la iteración.

Convección forzada, flujo externo

Al analizar la transferencia de calor asociada con el flujo que pasa por la superficie exterior de un sólido, la situación se complica por fenómenos como la separación de la capa límite. Varios autores han correlacionado tablas y gráficos para diferentes geometrías y condiciones de flujo. Para un flujo paralelo a una superficie plana, donde es la distancia desde el borde y la altura de la capa límite, se puede calcular un número de Nusselt medio usando la analogía de Colburn . ${\ Displaystyle x}$${\ Displaystyle L}$

Correlación de Thom

Existen correlaciones simples específicas de fluido para el coeficiente de transferencia de calor en ebullición. La correlación de Thom es para el flujo de agua hirviendo (subenfriado o saturado a presiones de hasta aproximadamente 20 MPa) en condiciones en las que la contribución de ebullición nucleada predomina sobre la convección forzada. Esta correlación es útil para una estimación aproximada de la diferencia de temperatura esperada dado el flujo de calor:

${\ Displaystyle \ Delta T _ {\ rm {sat}} = 22.5 \ cdot {q} ^ {0.5} \ exp (-P / 8.7)}$

dónde:

${\ Displaystyle \ Delta T _ {\ rm {sat}}}$ es la elevación de la temperatura de la pared por encima de la temperatura de saturación, K

q es el flujo de calor, MW / m ²

P es la presión del agua, MPa

Tenga en cuenta que esta correlación empírica es específica de las unidades dadas.

Coeficiente de transferencia de calor de la pared de la tubería

La resistencia al flujo de calor por el material de la pared de la tubería se puede expresar como un "coeficiente de transferencia de calor de la pared de la tubería". Sin embargo, es necesario seleccionar si el flujo de calor se basa en el diámetro interior o exterior de la tubería. Al seleccionar basar el flujo de calor en el diámetro interior de la tubería, y suponiendo que el espesor de la pared de la tubería es pequeño en comparación con el diámetro interior de la tubería, entonces el coeficiente de transferencia de calor para la pared de la tubería se puede calcular como si la pared no estuviera curvada:

${\ displaystyle h _ {\ rm {wall}} = {k \ over x}}$

donde k es la conductividad térmica efectiva del material de la pared yx es el espesor de la pared.

Si la suposición anterior no se cumple, entonces el coeficiente de transferencia de calor de la pared se puede calcular usando la siguiente expresión:

${\ displaystyle h _ {\ rm {wall}} = {2k \ over {d _ {\ rm {i}} \ ln (d _ {\ rm {o}} / d _ {\ rm {i}})}}}$

donde d _i y d _o son los diámetros interior y exterior de la tubería, respectivamente.

La conductividad térmica del material del tubo generalmente depende de la temperatura; a menudo se utiliza la conductividad térmica media.

Combinando coeficientes de transferencia de calor por convección

Para dos o más procesos de transferencia de calor que actúan en paralelo, los coeficientes de transferencia de calor por convección simplemente agregan:

${\ Displaystyle h = h_ {1} + h_ {2} + \ cdots}$

Para dos o más procesos de transferencia de calor conectados en serie, los coeficientes de transferencia de calor por convección suman inversamente:

${\ Displaystyle {1 \ over h} = {1 \ over h_ {1}} + {1 \ over h_ {2}} + \ dots}$

Por ejemplo, considere una tubería con un fluido que fluye hacia adentro. La tasa aproximada de transferencia de calor entre la mayor parte del fluido dentro de la tubería y la superficie externa de la tubería es:

${\ Displaystyle q = \ left ({1 \ over {{1 \ over h} + {t \ over k}}} \ right) \ cdot A \ cdot \ Delta T}$

dónde

q = tasa de transferencia de calor (W)

h = coeficiente de transferencia de calor por convección (W / (m ² · K))

t = espesor de pared (m)

k = conductividad térmica de la pared (W / m · K)

A = área (m ² )

${\ Displaystyle \ Delta T}$ = diferencia de temperatura.

Coeficiente de transferencia de calor global

El coeficiente de transferencia de calor general es una medida de la capacidad general de una serie de barreras conductoras y convectivas para transferir calor. Se aplica comúnmente al cálculo de la transferencia de calor en intercambiadores de calor , pero se puede aplicar igualmente bien a otros problemas. ${\ Displaystyle U}$

Para el caso de un intercambiador de calor, se puede utilizar para determinar la transferencia de calor total entre las dos corrientes en el intercambiador de calor mediante la siguiente relación: ${\ Displaystyle U}$

${\ Displaystyle q = UA \ Delta T_ {LM}}$

dónde:

${\ Displaystyle q}$ = tasa de transferencia de calor (W)

${\ Displaystyle U}$= coeficiente total de transferencia de calor (W / (m ² · K))

${\ Displaystyle A}$= área de superficie de transferencia de calor (m ² )

${\ Displaystyle \ Delta T_ {LM}}$= diferencia de temperatura media logarítmica (K).

El coeficiente de transferencia de calor general tiene en cuenta los coeficientes de transferencia de calor individuales de cada corriente y la resistencia del material de la tubería. Se puede calcular como el recíproco de la suma de una serie de resistencias térmicas (pero existen relaciones más complejas, por ejemplo, cuando la transferencia de calor tiene lugar por diferentes rutas en paralelo):

${\ Displaystyle {\ frac {1} {UA}} = \ sum {\ frac {1} {hA}} + \ sum R}$

dónde:

R = Resistencia (es) al flujo de calor en la pared de la tubería (K / W)

Otros parámetros son los anteriores.

El coeficiente de transferencia de calor es el calor transferido por unidad de área por kelvin. Por lo tanto, el área se incluye en la ecuación, ya que representa el área sobre la que tiene lugar la transferencia de calor. Las áreas para cada flujo serán diferentes ya que representan el área de contacto para cada lado del fluido.

La resistencia térmica debida a la pared de la tubería (para paredes delgadas) se calcula mediante la siguiente relación:

${\ Displaystyle R = {\ frac {x} {k}}}$

dónde

x = el espesor de la pared (m)

k = la conductividad térmica del material (W / (m · K))

Esto representa la transferencia de calor por conducción en la tubería.

La conductividad térmica es una característica del material en particular. Los valores de conductividades térmicas para varios materiales se enumeran en la lista de conductividades térmicas .

Como se mencionó anteriormente en el artículo, el coeficiente de transferencia de calor por convección para cada corriente depende del tipo de fluido, las propiedades de flujo y las propiedades de temperatura.

Algunos coeficientes de transferencia de calor típicos incluyen:

• Aire - h = 10 a 100 W / (m ² K)
• Agua - h = 500 a 10,000 W / (m ² K).

Resistencia térmica debido a depósitos de incrustaciones.

A menudo, durante su uso, los intercambiadores de calor acumulan una capa de suciedad en la superficie que, además de contaminar potencialmente una corriente, reduce la eficacia de los intercambiadores de calor. En un intercambiador de calor sucio, la acumulación en las paredes crea una capa adicional de materiales por la que debe fluir el calor. Debido a esta nueva capa, existe una resistencia adicional dentro del intercambiador de calor y, por lo tanto, se reduce el coeficiente de transferencia de calor general del intercambiador. La siguiente relación se utiliza para resolver la resistencia a la transferencia de calor con la resistencia adicional al ensuciamiento:

${\ Displaystyle {\ frac {1} {U_ {f} P}}}$ = ${\ Displaystyle {\ frac {1} {ARRIBA}} + {\ frac {R_ {fH}} {P_ {H}}} + {\ frac {R_ {fC}} {P_ {C}}}}$

dónde

${\ Displaystyle U_ {f}}$ = coeficiente de transferencia de calor global para un intercambiador de calor sucio, ${\ Displaystyle \ textstyle {\ rm {\ frac {W} {m ^ {2} K}}}}$

${\ Displaystyle P}$= perímetro del intercambiador de calor, puede ser el perímetro del lado frío o caliente, sin embargo, debe ser el mismo perímetro en ambos lados de la ecuación, ${\ Displaystyle {\ rm {m}}}$

${\ Displaystyle U}$ = coeficiente de transferencia de calor global para un intercambiador de calor sin contaminación, ${\ Displaystyle \ textstyle {\ rm {\ frac {W} {m ^ {2} K}}}}$

${\ Displaystyle R_ {fC}}$ = resistencia a las incrustaciones en el lado frío del intercambiador de calor, ${\ Displaystyle \ textstyle {\ rm {\ frac {m ^ {2} K} {W}}}}$

${\ Displaystyle R_ {fH}}$ = resistencia a las incrustaciones en el lado caliente del intercambiador de calor, ${\ Displaystyle \ textstyle {\ rm {\ frac {m ^ {2} K} {W}}}}$

${\ Displaystyle P_ {C}}$ = perímetro del lado frío del intercambiador de calor, ${\ Displaystyle {\ rm {m}}}$

${\ Displaystyle P_ {H}}$ = perímetro del lado caliente del intercambiador de calor, ${\ Displaystyle {\ rm {m}}}$

Esta ecuación utiliza el coeficiente de transferencia de calor general de un intercambiador de calor sin contaminación y la resistencia a la contaminación para calcular el coeficiente de transferencia de calor general de un intercambiador de calor con contaminación. La ecuación tiene en cuenta que el perímetro del intercambiador de calor es diferente en los lados frío y caliente. El perímetro utilizado para el no importa siempre que sea el mismo. Los coeficientes generales de transferencia de calor se ajustarán para tener en cuenta que se utilizó un perímetro diferente, ya que el producto seguirá siendo el mismo. ${\ Displaystyle P}$${\ Displaystyle UP}$

Las resistencias al ensuciamiento se pueden calcular para un intercambiador de calor específico si se conocen el espesor medio y la conductividad térmica del ensuciamiento. El producto del espesor promedio y la conductividad térmica dará como resultado la resistencia a la suciedad en un lado específico del intercambiador de calor.

${\ Displaystyle R_ {f}}$ = ${\ Displaystyle {\ frac {d_ {f}} {k_ {f}}}}$

dónde:

${\ Displaystyle d_ {f}}$ = espesor medio del ensuciamiento en un intercambiador de calor, ${\ Displaystyle {\ rm {m}}}$

${\ Displaystyle k_ {f}}$= Conductividad térmica del ensuciamiento, .${\ Displaystyle \ textstyle {\ rm {\ frac {W} {mK}}}}$

Ver también

• Transferencia de calor por convección
• Disipador de calor
• Convección
• Ecuación de Churchill-Bernstein
• Calor
• Bomba de calor
• Gráfico de Heisler
• Conductividad térmica
• Termohidráulica
• Número de biot
• Número de Fourier
• Número de Nusselt

Referencias

enlaces externos

• Coeficientes generales de transferencia de calor
• Tabla de coeficientes generales de transferencia de calor y ecuación
• Correlaciones para la transferencia de calor por convección