Calculadora de efetividade NTU de trocadores de calor

Selecione contracorrente ideal ou fluxo paralelo, informe NTU e Cr adimensionais e receba a efetividade em fração e porcentagem. O cálculo usa as relações efetividade-NTU padrão e trata diretamente o limite em contracorrente quando as capacidades são iguais. É útil quando você já conhece UA e as capacidades das correntes e precisa medir, de modo rápido e reproduzível, quanto o equipamento se aproxima da máxima transferência termodinamicamente possível.

Entenda as três grandezas antes de informar os valores

A efetividade, indicada por epsilon, é a taxa real de transferência de calor dividida pela taxa máxima termodinamicamente possível para as duas correntes de entrada; portanto, varia de zero a um. O número de unidades de transferência é NTU = UA/Cmin, em que U é o coeficiente global, A é a área de troca e Cmin é a menor taxa de capacidade térmica. Um NTU maior geralmente representa mais condutância ou área em relação à corrente cuja temperatura muda com mais facilidade. A razão de capacidades é Cr = Cmin/Cmax e, por definição, fica entre zero e um. Um valor próximo de zero representa uma corrente com capacidade muito maior, inclusive o comportamento-limite usado em condensação ou evaporação quase isotérmica. O valor um indica capacidades iguais. Informe NTU e Cr já coerentes: a ferramenta não determina U, A, vazão mássica nem calor específico e não corrige propriedades de entrada inconsistentes.

Escolha corretamente a disposição ideal do escoamento

Na contracorrente, as correntes seguem em sentidos opostos ao longo da superfície de troca. Para os mesmos NTU e Cr, ela costuma alcançar efetividade maior que o fluxo paralelo, pois mantém uma diferença de temperatura mais favorável. No fluxo paralelo, ambas entram pela mesma extremidade e avançam na mesma direção, fazendo a diferença térmica cair rapidamente. Para contracorrente com Cr diferente de um, aplica-se epsilon = [1 - exp(-NTU(1-Cr))]/[1 - Cr exp(-NTU(1-Cr))]. Quando Cr é exatamente um, essa expressão assume uma forma zero sobre zero removível, e o limite epsilon = NTU/(1+NTU) é usado. O fluxo paralelo segue epsilon = [1 - exp(-NTU(1+Cr))]/(1+Cr). Essas equações não representam fluxo cruzado, casco e tubos multipasse, regeneradores, vazamentos, perdas térmicas, condução axial, alterações por incrustação ou configurações de fase que exijam uma relação especializada.

Use a efetividade na verificação do projeto térmico

Com a efetividade conhecida, o passo seguinte costuma ser calcular a carga por q = epsilon Cmin(Th,in - Tc,in), usando unidades compatíveis e uma convenção de sinais consistente. As temperaturas de saída podem ser obtidas por balanços de energia, desde que as taxas de capacidade permaneçam aproximadamente constantes. Considere o resultado um cálculo de modelo, não uma garantia de desempenho. Má distribuição, desvio de fluxo, incrustação, perdas, propriedades variáveis, pressão, mudança de fase ou mistura dependente da geometria podem afastar o equipamento real do caso ideal. Confirme que a disposição escolhida corresponde ao método de projeto e que Cmin e Cmax resultam da vazão mássica multiplicada pelo calor específico adequado. Compare condições nominal, mínima e máxima e preserve precisão interna suficiente. A resposta da API inclui a relação e os dados originais para auditoria. Cada solicitação automatizada custa US$ 0,002; o cálculo no navegador dispensa uma solicitação API.