El cálculo de U en los intercambiadores de Calor

Él área de superficie A de un intercambiador de calor requerido para un servicio viene determinada por:

Donde:

Q = Tasa de transferencia de calor

U = Coeficiente de transferencia de calor total medio

∆Tm = Diferencia de temperatura media.

Para un servicio de transferencia de calor dado con tasas de caudal másico y temperaturas de entrada y salida conocidas la determinación de Q es fácil y ∆Tm puede ser fácilmente calculada si se selecciona una disposición de caudal (ej. diferencia temperatura media logarítmica para caudal en contracorriente o cocorriente. Esto es diferente para el coeficiente de transferencia de calor total. La determinación de U es a menudo tediosa y necesita datos no todavía disponibles en etapas preliminares de diseño. La siguiente es una tabla con valores para diferentes aplicaciones y tipos de intercambiadores de calor.

Los rangos dados en la tabla son una indicación por el orden de magnitud. Los valores inferiores son condiciones no favorables tales como velocidades de caudal bajos, altas viscosidades, y resistencia al fouling adicional. Los valores más altos son para las condiciones más favorables. Los coeficientes de equipo actual pueden ser más pequeños o más grandes que los valores listados.

Valores típicos de coeficientes de transferencia de calor en intercambiadores de calor

Tipo	Aplicaciones y condiciones	U  W/(m2 K)1)	U  Btu/(ft2 °F h)1)
Tubular, calentamiento o enfriamiento	Gases a presión atmosférica en el interior o exterior de los tubos	5-35	1-6
	Gases a alta presión en tubos interiores y exteriores	150-500	25-90
	Gas a alta presión en el interior y exterior de tubos	15-70	3-15
	Tubos con gas a alta presión en el interior líquidos en el exterior	200-400	35-70
	Líquidos en el interior y exterior de los tubos.	150-1200	25-200
	Vapor en el exterior y líquido en el interior.	300-1200	50-200
Tubular, condensación	Vapor en el exterior y agua de refrigeración en el interior de los tubos.	1500-4000	250-700
	Vapores orgánicos o amoniaco en el exterior y agua de refrigeración en el interior de los tubos	300-1200	50-200
Tubular, evaporación	Vapor en el exterior y líquido altamente viscoso en el interior de los tubos,	300-900	50-150
	Vapor en el exterior y líquido de baja viscosidad en el interior de los tubos, circulación natural.	600-1700	100-300
	Vapor en el exterior y líquido en el interior de los tubos, circulación forzada	900-3000	150-500
Intercambiadores de calor refrigerados por agua	Refrigeración de agua	600-750	100-130
	Refrigeración de hidrocarburos ligeros líquidos.	400-550	70-95
	Refrigeración de alquitrán.	30-60	5-10
	Refrigeración de aire del gas de los humos.	60-180	10-30
	Refrigeración de gases de hidrocarburos.	200-450	35-80
	Condensación de vapor de baja presión.	700-850	125-150
	Condensación de vapores orgánicos.	350-500	65-90
Intercambiador de calor de placas	Líquido a líquido.	1000-4000	150-700
Intercambiador de calor de espiral	Líquido a líquido.	700-2500	125-500
	Vapor de condensación a líquido.	900-3500	150-700

Bibliografía:

U in Heat Exchangers. Cheresources.