AHED dispone de un procedimiento que reduce el error de cálculo en los casos en los que el flujo de un fluido atraviesa el régimen de transición. Cualquier cambio de laminar a transición o de transición a turbulento implica cambios drásticos en la transferencia de calor. Tradicionalmente, los métodos de cálculo no hacían demasiado hincapié en este fenómeno, dando lugar a resultados de poca fiabilidad. La rutina de cálculo AHED-OPT incluida reduce este error al mínimo posible.
Una gran cantidad de libros sobre transferencia térmica siguen empleando los siguientes métodos desactualizados para calcular el área de transferencia necesaria en un intercambiador de calor:
- Las propiedades físicas de los fluidos de camisa y tubos son calculadas con el método del punto medio. Se toman como la media del valor a las condiciones de entrada y a las condiciones de salida. El coeficiente de transferencia térmica para camisa y tubos y el coeficiente de transferencia total está basado únicamente en el valor medio de estas propiedades.
- El coeficiente de transferencia térmica es calculado a las condiciones de entrada y a las condiciones de salida, tomando como valor final la media de estos.
Estos métodos solo pueden dar buenos resultados en situaciones donde las propiedades físicas de los fluidos no varíen mucho entra las condiciones de entrada y las condiciones de salida. ¿Qué sucede en los casos en lo que hay un gran cambio en la viscosidad? Esto puede llevar a situaciones en las que el fluido a la entrada se encuentra en régimen turbulento y a la salida es un régimen de transición o incluso laminar. Dentro de la zona de transición el nivel de turbulencia decrece muy rápido. Aplicando el método del punto medio o cálculos basados únicamente en el punto de entrada y en el punto de salida, toda la información relacionada con los cambios de viscosidad se pierde. La realidad dentro del intercambiador de calor es muy diferente.
Será necesaria mucha más área para la parte en la que el flujo fluye en régimen laminar o transición de la que hará falta cuando se encuentre en turbulento. Para calcular correctamente este fenómeno, el intercambiador de calor debe ser dividido en pequeñas áreas, en las que se deberán calcular coeficientes de transferencia de calor individuales y su correspondiente área de transferencia necesaria Esto es exactamente lo que hace AHED:
- El primer paso es calcular el coeficiente de transferencia de calor a la entrada y a la salida. Estos valores se promedian y se calcula el área total necesaria basada en este valor.
- Después, el intercambiador de calor se divido en dos mitades. Como en el paso 1, se calculan los coeficientes de transferencia de calor a la entrada y a la salida de cada parte. T-inicial hasta T-50% y T-50% hasta T-final. Para cada mitad, se calcula el área necesaria basada en la media de los coeficientes a la entrada y a la salida de cada mitad. El área total del intercambiador será la suma de estas áreas.
- Si la diferencia entre el paso 1 y el paso 2 da un valor superior a un error definido con anterioridad, el programa vuelve a dividir estas dos áreas en dos mitades, quedando 4 áreas en total. T-inicial hasta T-25%, T-25% hasta T-50%, T-50% hasta T-75%, T-75% hasta T-final. Ahora se realiza el calcula para cada una de estas áreas de la forma comentada en el paso anterior, comparando el resultado obtenido con el del paso anterior.
- Este proceso se repite hasta que el área en el paso N menos el área en el paso N-1 este por debajo de un error preestablecido.
Bajo condiciones normales, después de unas cuantas iteraciones, el cálculo converge. Para cada cálculo de transferencia de calor, el método AHED-OPT se aplica para asegurar siempre el resultado más óptimo.