ENFRIADOR DE ETILICO LIQUIDO
Especificaciones generales del proceso:
Flujo caliente: Etilico liquido a 35 bar. de presión, flujo de 50 kg/s, que será enfriado desde una temperatura de entrada de 113 ªC hasta 38 ªC a un tanque de almacenamiento. No hay contaminación.
Refrigerante: Agua bien tratada desde una torre de enfriamiento a 27 ªC en verano y 17 ªC en invierno. La temperatura de salida no excederá 50 ªC. emplear una resistencia a la contaminación de 0.00018 (W/m2 K)-1. Sobre diseñar un 25% de superficie. Mantener una velocidad del flujo de 1.5 m/s como mínimo y 3 m/s como máximo para prevenir erosión. Para una caída de presión de 100 kPa existe una tolerancia de 10%.
Especificaciones de la construcción: Se requiere una longitud máxima de los tubos de 10m, los cuales serán de una aleación 0.5 de Cr en posición horizontal con arreglo multi tubular simple.
Tipo de intercambiador de calor y localización del fluido: debido a que el butano está a alta presión, se requiere una construcción de concha y tubo. El agua se colocará a ¾” en tubos rectos para limpieza.
P= 35bar. Diámetro = ¾”
Flujo másico = 50 kg/s Construcción concha y tubo
Temp. de entrada = 113ºC Longitud del tubo = 10m
Temp. de salida = 38ºC aleación de 0.5 Cr
Posición horizontal arreglo multibular simple
Refrigerante de agua tratada
Temperatura de verano = 27ºC
Temperatura de invierno = 17ºC
Temperatura de salida = 50ºC
Resistencia a la contaminación = 0.00018w/m2*k
METODO LMTD
Q=mhChTh;
Q= (50kg/s) (2.84kj/kgºk) (113-38ºK) = 10650 kj/s
Tprom = (17ºC + 27ºC)/2= 22ºC
Flujo Másico
Mc = q/ChTh; 10650/(1)(22-50)= 380.35
En la temperatura
Tm= (Th2-Tc2)-(Th1-Tc1)/ln (Th2-Tc2/Th1-Tc1) = 63-38/ln (63/38) = 49.45
La velocidad
Especificaciones generales del proceso:
Flujo caliente: Etilico liquido a 35 bar. de presión, flujo de 50 kg/s, que será enfriado desde una temperatura de entrada de 113 ªC hasta 38 ªC a un tanque de almacenamiento. No hay contaminación.
Refrigerante: Agua bien tratada desde una torre de enfriamiento a 27 ªC en verano y 17 ªC en invierno. La temperatura de salida no excederá 50 ªC. emplear una resistencia a la contaminación de 0.00018 (W/m2 K)-1. Sobre diseñar un 25% de superficie. Mantener una velocidad del flujo de 1.5 m/s como mínimo y 3 m/s como máximo para prevenir erosión. Para una caída de presión de 100 kPa existe una tolerancia de 10%.
Especificaciones de la construcción: Se requiere una longitud máxima de los tubos de 10m, los cuales serán de una aleación 0.5 de Cr en posición horizontal con arreglo multi tubular simple.
Tipo de intercambiador de calor y localización del fluido: debido a que el butano está a alta presión, se requiere una construcción de concha y tubo. El agua se colocará a ¾” en tubos rectos para limpieza.
P= 35bar. Diámetro = ¾”
Flujo másico = 50 kg/s Construcción concha y tubo
Temp. de entrada = 113ºC Longitud del tubo = 10m
Temp. de salida = 38ºC aleación de 0.5 Cr
Posición horizontal arreglo multibular simple
Refrigerante de agua tratada
Temperatura de verano = 27ºC
Temperatura de invierno = 17ºC
Temperatura de salida = 50ºC
Resistencia a la contaminación = 0.00018w/m2*k
METODO LMTD
Q=mhChTh;
Q= (50kg/s) (2.84kj/kgºk) (113-38ºK) = 10650 kj/s
Tprom = (17ºC + 27ºC)/2= 22ºC
Flujo Másico
Mc = q/ChTh; 10650/(1)(22-50)= 380.35
En la temperatura
Tm= (Th2-Tc2)-(Th1-Tc1)/ln (Th2-Tc2/Th1-Tc1) = 63-38/ln (63/38) = 49.45
La velocidad
Vm = V1 + V2/2 = 1.5 +3/2 = 2.25 m/s
Área de la corriente
Ao = m/pVm = 380.35/ (1000kg/m3) (2.25m/s) = 0.1690 m2
As = Q/ UfTm = 10650/ (0.00018) (0.87) (49.45) = 1375.28 m2
Factor de correccion
R = Th1-Th2/Tc1-Tc2 = 113-38/50-22 = 2.6
P = Tc1-Tc2/Th1-Tc2 = 50-22/113-22 = 0.3076
El numero de tubos
A= nPid2/4; n = A4/Pid2 = (.1690)a/Pi(.01905)2 = 592 tubos
Diametro = ¾” 1in --.0254m; .75 in---.0195m
Área de cada tubo
A=Pid; A= Pi (.01905) = .0598 m2
Diámetro exterior de los tubos
Do = 4(.01905)/Pi = .4638
Área de cada tubo
A=Pid; A= Pi (.01905) = .0598 m2
Diámetro exterior de los tubos
Do = 4(.01905)/Pi = .4638
Coeficiente de calor
Uo = 1/.00018 = 5555.55w/m2ºC
Resistencia Térmica
R= 1/Uo Ao = 1/ (5555.55) (.1690) = .00106 w ºC
Viscosidad dinámica
Viscosidad dinámica
V = m/p; 1.002x10-3/1000kg/s = 1.003x10-6m2/s
Para el No. De Reynolds
1.5
3000 < nu =" 0.012[(1040428.71).87-280](7.01)0.4=""> numero de nusselt
Coeficiente de transferencia de calor exterior
Ho =93.7(4487.71)/.4638 = 906637.40 w/m2ºC
Velocidad másica del agua
Gfrio = m/Ao = 155kj/s/.1690m2 = 917.159 kg/m2s
Para el flujo caliente
Di = 0.019m = ¾ in ; Ai = Pi(.019)2/a = 0.000284 m2 área interior y diámetro interior
Coeficiente de transferencia de calor interno
R = 1/U1A1 = Ui = 1/RAi; Ui = 1/(.00106)(.000284) = 332187.699w/m
Temperatura calorífica de caliente
Tprom = (38ºC + 113ºC)2 = 75ºC ; Tc = 38ºC + 0.4(75ºC) = 68ºC
Para el valor de velocidad másico del flujo caliente
Gcaliente = 50kg/s/(10m) (592tubos)2/3 = 0.0712 kg/m2seg
Este resultado es para la carga de condensado para tubos horizontales. Esto es para la caída de presión
Gcaliente = 50kg/seg/0.000284 = 176056.33kg/m2seg
Se calcula la caída de presión el refrigerante y se determina el valor de la caída de presión
Af= 4fG2L/2gP2Do
El factor de fricción F= 0.0035 + 0.264 /(DG/M)0.92
f= 0.0035 + 0.264/[(.4638)(917.15)/1.002x10-3)].42= 4.642x10-3
caída de presión
Af = 4(4.642x10-3)(917.15kg/m2s)(10m)/2(9.81m/seg2)(1000kg/m2)2(.4638) = 0.017kPa
Para obtener la caída de presión del fluido caliente (etílico)
Af = 4(4.642x10-3)(917.15kg/m2s)(10m)/2(9.81m/seg2)(1000kg/m2)2(.4638) = 0.017kPa
Para obtener la caída de presión del fluido caliente (etílico)
Vdinamica = M/P; M = Vdin P
M= (1.003x10-6m2/s)(789kg/m3) = 7.913x1-4 kg/m*seg
No Re para el etílico
No Re = DiGi/M= (0.019m) (176056.33kg?m2seg) / 7.913x10-4kg/m*seg = 4227309.832
Factor de fricción para el fluido caliente
f= 0.0014 + 0.125/(PG/M).32
f = 0.0014 + 0.125/ [(0.019m)(176056.33kg/m2s)/
7.91x10-4kg/ms]0.32 = 2.347x10-3
Para la caida de presion
Af = 32MGi/2gp2D2; 32(7.91x10-4)(176056.33)/
Para la caida de presion
Af = 32MGi/2gp2D2; 32(7.91x10-4)(176056.33)/
2(9.81)(789)2(0.019)2 = 1.01kPa
Coeficiente de transferencia de calor interna
hi = Q/AiTi = 10650kj/s(0.000284m2)(75ºC) = 500000 w/m2ºc
Coeficiente de transferencia de calor total
Uo = 1/1/hi + 1/1/ho ;
1/1/500000 + 1/1/906637.40 = 322271.18
Coeficiente de transferencia de calor interna
hi = Q/AiTi = 10650kj/s(0.000284m2)(75ºC) = 500000 w/m2ºc
Coeficiente de transferencia de calor total
Uo = 1/1/hi + 1/1/ho ;
1/1/500000 + 1/1/906637.40 = 322271.18
PRYECTO CON EL SOFTWARE
el software con el que se comprobaron resultados del intercambiador de calor fue el plateHex, aqui se pone la liga de donde se descargo
el intercambiador parecido
Cambiadores de calor multitubulares, de carcasa y tubos: En éstos, uno o los dos fluidos realizan varios recorridos o "pasos" por el cambiador. En la figura 8.3. se muestran unos ejemplos. Así, si el fluido frío pasa una sola vez por los tubos y el caliente una sola vez por la carcasa, el cambiador se denomina 1-1; si los pasos son 1 y 2 respectivamente, pasa a llamarse 1-2; y así, los hay 2-4, 2-6, etc.
En todos los cambiadores multitubulares, el fluido que circula por la carcasa se ve obligado a atravesar el bloque de tubos con flujo cruzado más que en paralelo, forzado por la presencia de unos tabiques deflectores perpendiculares a los tubos. De esta forma se consigue una mayor turbulencia y por tanto un valor más alto del coeficiente de transmisión de calor para el fluido externo.
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