روش NTU در انتقال حرارت

روش واحدهای انتقال تعداد (NTU) برای محاسبه نرخ انتقال حرارت در مبدل‌های حرارتی (به‌ویژه مبدل‌های حرارتی جریان مخالف) هنگامی‌که اطلاعات کافی برای محاسبه LMTD (اختلاف دمای میانگین لگاریتمی) وجود ندارد، استفاده می‌شود. در آنالیزهای مبدل حرارتی، اگر دماهای ورودی و خروجی سیال مشخص باشند یا بتوان با موازنه انرژی مشخص کرد، روش LMTD قابل‌استفاده است. اما هنگامی‌که این دماها موجود نیستند از روش NTU یا روش موثر (The effectiveness) استفاده می‌شود.

برای تعیین موثر بودن یک مبدل حرارتی، نیاز به پیدا کردن انتقال حرارت ماکزیمم ممکن است که به‌صورت تئوری در مبدل‌های حرارتی جریان مخالف با طول بی نهایت رخ می‌دهد. بنابراین یک سیال در این حالت دارای بیشترین اختلاف درجه می‌شود که اختلاف Thi-Tci (اختلاف دمای بین ورودی جریان گرم و جریان سرد) است. این روش با محاسبه نرخ ظرفیت حرارتی (نرخ دبی جرمی در گرمای ویژه) ادامه می‌باید. Ch و Cc برای سیال‌های گرم و سرد بوده و عدد کوچک‌تر را با Cmin نشان می‌دهند. بنابراین:

qmax=Cmin(Thi-Tci)

qmax ماکزیمم گرمایی است که می‌تواند در واحد زمان بین سیال‌ها منتقل شود. مقدار موثر بودن (E) نسبت بین انتقال حرارت واقعی و انتقال حرارت ماکزیمم ممکن است.

E=q/qmax

q=Ch(Thi-Tho)=Cc(Tco-Tci)

عدد E عددی بی‌بعد بین 0 و 1 است. اگر برای بک مبدل خاص عدد E معلوم باشد و شرایط ورودی دو جریان سیال مشخص باشد، می‌توانیم مقدار حرارت منتقل‌شده بین سیال‌ها را محاسبه کرد.

q=ECmin(Thi-Tci)

E=f(NTU,Cmin/Cmax)

Cr=Cmin/Cmax

NTU=UA/Cmin

در این رابطه U ضریب انتقال حرارت کلی است و A سطح انتقال حرارت است.