Princípios da termodinâmica dos trocadores de calor

Vamos começar com conceitos-chave usando matemática simples. Uma equação fundamental que governa a transferência de calor (HT) Q é a Lei de Resfriamento de Newton, dada por Q=h × S × ΔT onde h é o coeficiente geral de transferência de calor, e S é a área de superfície disponível.
O coeficiente geral de transferência de calor h considera várias resistências à transferência de calor, como condução, convecção e radiação. Depende das condutividades térmicas dos materiais, da espessura das paredes e das taxas de fluxo dos fluidos.
Trocadores de calor empregam o princípio de conservação de energia, representado pela primeira lei da termodinâmica. Esta lei afirma que a energia que entra em um sistema deve ser igual à energia que sai dele. No caso de um trocador de calor, a energia transferida como calor do fluido quente é igual à energia ganha pelo fluido frio.
Diferentes tipos de trocadores de calor utilizam padrões de fluxo específicos para otimizar a transferência de calor. Por exemplo, em um trocador de calor de fluxo paralelo, ambos os fluidos entram em uma extremidade, e os líquidos quentes e frios viajam paralelos um ao outro, resultando em uma redução gradual de ΔT ao longo do comprimento do trocador. Em um trocador de calor de contrafluxo, os fluidos quentes e frios entram em extremidades opostas, maximizando o ΔT e melhorando a transferência.