inf. diseño intercambiador de calor

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  • 7/28/2019 Inf. diseo Intercambiador de calor

    1/25

    1

    UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUUNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU

    FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

    DEPARTAMENTO DE INGENIERIADEPARTAMENTO DE INGENIERIA

    TERCERA EVALUACIN PARCIAL

    Presentado al:

    Ing. Romn Justo CALDERN CRDENAS. Facilitador del

    Curso 091 B Diseo de Plantas Qumicas I

    Realizado por:BONILLA SANABRIA, Olivia Dany

    CHALCO QUILCA, Yanina

    GUERE CHAGUA, Viviana Luz

    LAZO MANCCO, Milton Ral

    QUISPE LOROA, Mercedes

    Alumno del VII Ciclo de Ingeniera Qumica.

    Huancayo, 26 de Setiembre de 2005

    DISEO DE INTERCAMBIADORES DE CASCO Y TUBO

    PROCEDIMIENTO: De acuerdo con el TEMA, el procedimiento general para el

    diseo de un intercambiador de casco y tubo se resume en:

    DISEO DE PLANTAS QUMICAS I

    DISEO DE INTERCAMBIADORES DE CALOR

    DEL TIPO TUBO CARCASA Y DOBLE TUBO

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    2

    1. Determinar las propiedades fsicas de los fluidos a sus respectivas Ts medias.

    2. Se especifica las resistencias a las incrustaciones para cada fluido.

    3. Se determina el curso de los fluidos de acuerdo con el criterio estndar.

    4. Se supone un U y se calcula un rea en un primer tanteo.

    5. Se selecciona las caractersticas de los tubos: longitud, OD, BWG, el arreglo y sus

    dimensiones tpicas.

    6. Se determina el N de tubos para un intercambiador con su respectivo dimetro de

    casco.

    7. Se determina el N de pasos en el lado de los tubos.

    8. Se determina el N de pasos en el lado del casco teniendo presente el factorFt y su

    criterio de diseo.

    9. Se fijan las caractersticas del intercambiador estndar elegido (tipo, placa de tubos,

    N de tubos, arreglo, dimetro del casco, etc.)

    10. Se calcula hide acuerdo con el intercambiador estndar elegido.

    11. Se calcula h0 bajo el mismo criterio anterior.

    12. Se calcula el U de la operacin.

    13. Se determina el rea requerida A.

    Si el rea calculada en 13 es < que la que dispone el intercambiador, el diseo es

    satisfactorio. De lo contrario se debe efectuar otro tanteo hasta lograr la correccin del

    diseo.

    Si el acpite 13 da un resultado satisfactorio, entonces se procede a estimar las cadas de

    presin en cada lado. Despus se prepara la HOJA DE ESPECIFICACIN

    correspondiente. Finalmente diagramar el intercambiador dimensionado.

    DISEO DE INTERCAMBIADORES DE DOBLE TUBO

    A.- CARACTERSTICAS.

    DISEO DE PLANTAS QUMICAS I

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    4

    Di

    DDDe

    2

    12

    2 =

    Donde:

    D1 = dimetro interior del tubo interior.

    D2 = dimetro exterior del tubo interior.

    Estos dimetros equivalentes se definen de acuerdo al radio hidrulico.

    COEFICIENTES DE INCRUSTACION

    Para esta informacin se sigue las mismas pautas que para los intercambiadores de

    casco y tubo. Tambin se puede usar la correlacin del coeficiente limpioy estimar

    as el coeficiente total de transferencia de calor.

    B.- PROCEDIMIENTO DE DISEO.

    Para este tipo de intercambiadores se sigue el siguiente procedimiento:

    1. Se determinan las propiedades fsicas de los fluidos.

    2. Se especificas los cursos de los fluidos. Esta especificaron se hace atendiendo al

    flujo de cada uno de ellos si se tiene en cuenta las reas de flujo en ambas corrientes

    y siempre que se emplee un proceso similar, se puede usar la siguiente tabla:

    INTERCAMBIADORES IPS REA DE FLUJO (Pulgadas2) De (Pulgadas)2 x 1 1.19 1.50 0.915

    2 x 1 2.63 1.50 2.02

    3 x 2 2.93 3.35 1.57

    4 x 3 3.14 7.38 1.14

    3. Se calcula hi y h0 y se determina UL (coeficiente limpio).

    4. Se fijan los valores de ri y r0 y se determina UD.

    5. Se calcula el rea, el nmero de intercambiadores, (horquillas), que deben instalarseen serie.

    6. Se verifica los P con las relaciones:

    Dg

    LfGP tt

    72

    2

    = en el tubo, en Psi.

    eDg

    LfGP aa '72

    2

    = en el tubo, en Psi.

    En donde:

    DISEO DE PLANTAS QUMICAS I

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    5

    Gt = velocidad msica en 2.fthr

    lb, lado del tubo.

    Ga = velocidad msica en 2.fthr

    lb, lado del anillo.

    = densidad de fluido en cada lado, 3pielb

    L = longitud de tubera,pies

    g = aceleracin de la gravedad = L, 18x1082hr

    pie

    D = dimetro del tubo,pies

    De = dimetro equivalente para el anillo dado por:

    De = D2 D1

    P = cada de presin, en Psi o 2lgpulbf

    Para las entradas y salidas se puede usar la relacin siguiente, o de lo contrario emplear

    las correlaciones permanentes.

    =

    g

    GnP

    se28836002

    2

    ,

    en Psi.

    En donde:n es el numero de entradas y salidas.

    Concluido el dimensionamiento, se prepara la HOJA DE ESPECIFICACIONES y el

    respectivo DIAGRAMA del intercambiador

    1. Se desea calentar 9 820 lb/hr de benceno desde 80 F a 120 F. Para el efecto

    se emplea tolueno caliente a 160 F que puede enfriarse hasta 100 F. Los pesos

    especficos de ambas sustancias son de 0.88 y 0.87, es decir, aproximadamente a0.88. La resistencia a la incrustacin para cada fluido se fija en 0.001. La cada

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    de presin permisible para cada fluido es de 10 Psi. Se dispone de tubos de 2x

    1 IPS y de 20 pies de longitud.

    Qu tipo de cambiador de calor se requiere para esta operacin?

    SOLUCIN:

    DISEO RAPIDO:

    Por un diseo rpido: (ref: Donald Kernt)

    012.0003.0009.0300

    1

    112

    11 =+=+=DU

    901

    =DU

    Y el rea de transferencia requerida seria:

    LTU

    QA

    =

    En donde: Q = 9820x0.425x(120-80), para el Benceno

    Q = 167 000 BTU/hr

    T = 28.8 F para flujo en contracorriente.

    Entonces: A= ( )( )8.2890167000

    = 64 pies2

    En vista de que el rea es pequea, se debe usar un intercambiador de doble tubo.

    DISEO RIGUROSO:

    1.- El curso de los fluidos se selecciona de acuerdo a:

    Por el tubo circulara: Benceno, ( m = 9820 lb/hr, rea 9216 pulg2)

    Por anillo circulara: Tolueno, (rea: pulg2)

    El flujo msico del Tolueno es:

    )100160(44.0

    167000

    =

    xmT

    hr

    lbmT 6330=

    2.- El coeficiente de pelcula para el lado del tubo es:

    GT =ta

    m

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    7

    hr

    lbmB 9820=

    2

    12

    38.1

    4

    =

    ta = 0.010 pie2

    == '115.0

    12

    38.1Di

    GT = 9430002.piehr

    lb

    NRE =

    TiGD =42.250.0

    943000115.0

    x

    x= 89500

    Y usando la relacin de Sieder & Trate.

    ( )3/1

    8.0

    091.0

    21.1425.098500

    115.0

    091.0027.0

    = xhi

    Fpiehr

    BTUhi

    =

    2.346

    3.- El coeficiente de pelcula para el lado del anillo, h0:

    a

    aa

    maG

    =

    Donde:

    ma = flujo msico del tolueno = 6330 lb/hr.

    aa = rea de la seccin transversal del anillo.

    ( )212

    24

    DDaa =

    2D = dimetro exterior del tubo interior = pies1725.0

    12

    067.2=

    1D = dimetro interior del tubo = pies138.01266.1

    =

    ( ) 222 00842.0138.01725.04

    pieaa ==

    2767000

    00842.0

    6330

    hrpie

    lbG

    a ==

    ae

    RE

    GDN =

    eD = dimetro equivalente: 138.0

    138.01725.022

    1

    2

    1

    2

    2 =

    = D

    DD

    De

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    8/25

    8

    eD = 0.0762 pies

    5900042.241.0

    7670000762.0 ==x

    xNRE

    Y haciendo el clculo del coeficiente:

    ( )3/1

    8.0

    085.0

    99.044.059000

    0762.0

    085.0027.0

    =

    xh

    Fpiehr

    BTUh

    =

    2.330

    4.- El coeficiente total se calcula por:

    3301001.0

    126.030138.00115.0

    115.0138.0001.0

    115.0346138.01 ++++=

    xxx

    xUD

    00303.0001.000042.00012.000346.01 ++++=DU

    31011.900911.0

    1 == xUD

    Fpiehr

    BTUUD

    =2.

    110

    5.- Por lo tanto el rea requerida es:

    A = ( ) ( )8.28110167000

    0 xTU

    Q

    L

    = = 52.71 pie

    2

    Como los clculos se han hecho en base al rea exterior del tubo interior, se tiene

    que un tubo de 1 IPS dispone de 0.435 pie2/pie, entonces la longitud del

    intercambiador debe ser:

    linealespies

    pie

    pie

    pieL .54.119

    435.0

    522

    2

    ==

    Luego, si se dispone la longitud total en arreglos de horquillas de 20 pies de

    longitud cada uno se necesitaran 3 horquillas.

    Si se hubiera usado el criterio de UL, (coeficiente limpio) con la fig: ..se

    hubiera tenido lo siguiente:

    hi = 346, y con h0 = 330, se lee un UL = 160

    Si a este coeficiente se le aade las respectivas resistencias a la incrustacin:

    DISEO DE PLANTAS QUMICAS I

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    9/25

    9

    0

    0

    11rr

    UUi

    L

    ++= 001.0001.0160

    11

    0

    ++=U

    00825.0002.000625.01

    0

    =+=U

    Fpiehr

    BTUU

    =

    20 .121

    Y el rea requerida habra sido:

    A = ( ) ( )8.28121167000

    0 xTU

    Q

    L

    = = 48 pie

    2

    La longitud total L =435.0

    48=110 pie lineales. Que tambin tendran que arreglarse

    en 3 horquillas con 120 pies.

    6.- Las cadas de presin se calculan para cada lado:

    Lado del anillo:Deg

    LfGaPa

    72

    2

    =

    f = para tuberas comerciales se estima de:

    42.0)(

    260.00035.0

    RENf +=

    De = dimetro equivalente basado en el radio hidrulico para flujo de fluidos.

    De = D2 D1 = 0.1725 0.138 = 0.0345 pie

    2680099.0

    7670000345.0 == xNRE

    0071.00036.00035.0)26800(

    260.00035.0

    42.0=+=+=f

    3/8.544.6288.0 pielbx ==

    L = 120 pie, (longitud total)

    Entonces:

    28

    2

    lg9

    0345.08.541018.472

    1207670000071.0'

    pu

    lb

    xxxx

    xxaP ==

    Si se considera las prdidas en las entradas y salidas de cada horquilla se tiene que:

    =

    1442'

    2

    g

    VnaP (n = numero de horquillas)

    3600

    TGV =

    DISEO DE PLANTAS QUMICAS I

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    10/25

    10

    Psixxxxgxx

    GnaP T 2.0

    1018.42888.543600

    7670003

    2883600'

    82

    2

    2

    2

    =

    =

    =

    ( ) pSIPa 2.92.09 =+=

    Lado del tubo interior:

    Dig

    LfGP tt

    72

    2

    =

    Gt = 943 000 lb/hrpie2

    = 54.8 lb/pie3Di = 0.115 pie

    0057.0)89500(

    260.0

    0035.0 42.0 =+=f

    Psixxxx

    xxPt 2.3

    115.08.541018.472

    1209430000057.08

    2

    ==

    Como, tanto la cada de presin en cada lado satisface el limite recomendado, EL

    DISEO ES CORRECTO.

    2. Se desea enfriar 9870lb/hr de NH3 seco a 83 Psi desde 245 F a 95 F,

    empleando agua de mar desde 85 F hasta 95 F, se permite una cada depresin en el NH3 de 3 Psi y de 10 Psi en el agua de mar. Se dispone de tubos de

    OD, 16BWG y 8 pies de longitud.

    Disee un cambiador de calor que satisfaga la operacin propuesta.

    SOLUCIN:

    DISEO PRELIMINARa. La informacin para loas resistencias, tomadas de las tablas

    DISEO DE PLANTAS QUMICAS I

  • 7/28/2019 Inf. diseo Intercambiador de calor

    11/25

    11

    rgas=0.045

    ragua =0.004

    RT =0.045+0.004=0.049

    Entonces:Fpiehr

    BTU

    RU

    T ..20

    049.0

    112

    === (Tabla: N

    03)

    b. Por un balance de energa considerando al amoniaco a su temperatura media de

    170F y a 83 Psi

    Cp012.0= (Fig. N 01)

    Fpiehr

    BTUK

    ..017.0= (Tabla N

    04)

    Flb

    BTUCp

    53.0= (Fig. N 02)

    ( )

    ( )

    33209.0

    7302.0630

    7.14

    83/17

    pie

    lb

    Rlbmol

    atmpieR

    atmlbmollb

    RT

    PM =

    ==

    El balance conduce a:

    ( )120

    TTCpmQ ggg =

    ( )hr

    BTUF

    Flb

    BTU

    hr

    lbQg 000,78595245

    53.09870 ==

    c. La diferencia de temperatura es:12

    12

    tt

    TT

    Grafica N 1

    DISEO DE PLANTAS QUMICAS I

    T1

    T2t1

    t2

    245

    95

    85

    95

  • 7/28/2019 Inf. diseo Intercambiador de calor

    12/25

    12

    Y de acuerdo con la cada de T media logartmica:

    ( ) ( ) ( )

    =

    =

    =

    8595

    95245ln

    )8595()95245(

    12

    21

    1221

    1

    2

    12

    tT

    tTLn

    tTtT

    t

    tLn

    ttTL

    FTL 8.51

    10

    150ln

    10150=

    =

    d. El rea provisional por el mtodo rpido es:

    8.51*20785000

    == TU

    Q

    A

    g

    2760pieA =

    En vista de que el rea es grande (> de 100 pie 2), ser necesario utilizar un

    intercambiador de casco y tubo.

    DISEO RIGUROSO

    1. Propiedades de los fluidos. Se tomarn las del amoniaco y agua a sus

    temperaturas medias, ya dadas en el diseo rpido.

    2. Resistencias alas incrustaciones de los fluidos:NH3, gas = 0.002 (tabla: N 5)

    H2O de mar =0.001 (tabla: N 5)

    3. Curso de los fluidos:

    Lado de tubos: Agua de mar

    Lado del casco: NH3, gas

    4. U=40 : Se supone y se calcula el rea en un primer tanteo:

    8.51*40785000=A

    2380pieA =

    5. Tubos: Los tubos son de las caractersticas siguientes: L=8 , OD, 16BWG,

    arreglo triangular con Pt=15/16. (tabla: N 06)

    6. Determinacin del N de tubos, Nt :

    Tubo de OD =0.1963 pie2/pie lineal (tabla: N 07)

    Un tubo,tubo

    pieta

    2

    6.18*1693.0, ==

    6.1

    380

    ,==

    ta

    ANt

    DISEO DE PLANTAS QUMICAS I

  • 7/28/2019 Inf. diseo Intercambiador de calor

    13/25

    13

    tubosNt 237=De la tabla: N 06, para 237 tubos se requiere un intercambiador 1 4 con

    placas de tubos fijas y que alberga 266 tubos .El dimetro del casco corresponde

    a 191/4Entonces el ares disponible es:

    2452

    6.1*266

    pieA

    A

    d

    d

    =

    =

    7. Se escogen: 4 pasos en el lado de los tubos

    8. Se calcula el factor trmico,Ftpara justificar el N de pasos en el lado del casco:

    15

    859595245

    12

    12

    =

    =

    =

    R

    R

    tt

    TTR

    0625.0

    852458595

    11

    12

    =

    =

    =

    P

    P

    tT

    ttP

    Fig. N 03

    De la Fig N 03 .con P = 0.0625 y R = 15 se tiene que Ft = 0.837. Este ltimo

    justifica que efectivamente se puede usar un paso en el lado del casco.

    9. El intercambiador estndar elegido es:

    Tipo: casco y tubo

    Placa de tubos: fija

    N de tubos en el haz: 266

    Tubos de OD en arreglo triangular

    Pt=15/16

    10. Determinar el hl para los tubos con circulacin de agua mar: De la tabla:N 07

    el rea a,t=0.302pulg2 (rea del flujo/tubo) y el rea de flujo en el haz

    DISEO DE PLANTAS QUMICAS I

    0.50

    1.0

    1.0

    0.837

    0.0625

  • 7/28/2019 Inf. diseo Intercambiador de calor

    14/25

    14

    2140.0

    4*144

    302.0*266

    144

    ,

    piea

    a

    n

    taNa

    t

    t

    t

    t

    =

    =

    =

    La velocidad msica se obtiene conociendo previamente el flujo msico del

    agua:

    ( )

    hr

    lbm

    m

    TTCp

    Qm

    OH

    OH

    OH

    78500

    )8595(*1

    785000

    2

    2

    2

    0

    0

    12

    0

    =

    =

    =

    Entonces:

    2

    0

    .560000

    14.0

    78500

    2

    piehr

    lbG

    G

    a

    mG

    t

    t

    t

    OH

    t

    =

    =

    =

    Y la velocidad lineal del agua ser entonces:

    segpie

    Gt

    /5.2

    4.62*3600

    560000

    3600

    =

    =

    =

    Como la velocidad Ges superior a la mnima recomendada se contina el

    procedimiento. La temperatura media del agua es:

    Ft

    m

    90

    = , y de la Fig. N 04 con los siguientes datos:Tubos de OD

    Ftm 90=

    segpie /5.2=

    Se obtiene que el coeficiente para el agua en los tubos, hi =660BTU/hr.pie.F

    11. Se determina ahora el coeficiente de pelcula para el fluido en el lado del casco,

    h0. Para ello calcular la velocidad msica en dicho lado:

    s

    g

    sa

    mG

    0

    =

    DISEO DE PLANTAS QUMICAS I

  • 7/28/2019 Inf. diseo Intercambiador de calor

    15/25

    15

    0

    gm = 9870lb/hr de amoniaco seco

    sa = rea del flujo en el lado del casco dado por:

    t

    ss

    PEeDa

    144**=

    sD = Dimetro del casco del intercambiador= 19.25

    = tPe OD "1875.016/34/316/15 ===

    "12=E (Criterio estndar)

    "937.0"16/15 ==tP

    2322.0

    93.0*144

    1875.0"*25.19

    piea

    a

    s

    s

    ==

    y al velocidad mxima:

    2./500.30

    322.09870

    piehrlbG

    G

    s

    s

    =

    =

    El N de Reynolds para el flujo en el lado del casco es:

    seGDN =Re

    "55.0=eD (De Fig: N 05)=

    pies0458.01255.0 =

    2./30500 piehrlbGs =

    ( )hrpie

    lb

    cp

    hrpielbmcpCp

    .029.0

    /42.2012.0012.0 =

    ==

    Luego:

    029.0

    30500*0458.0Re =N

    48200Re =N

    De la Fig: N 05 Jh= 130, y el coeficiente de pelcula, h0:

    DISEO DE PLANTAS QUMICAS I

  • 7/28/2019 Inf. diseo Intercambiador de calor

    16/25

    16

    ( )

    ( )

    Fpiehr

    BTUh

    h

    h

    .47

    97.00458.0

    017.0130

    0.1017.0

    0029.0*53.0

    0458.0

    017.0130

    20

    0

    3/1

    0

    =

    =

    =

    12. Clculo del coeficiente total conduce a:

    Fpiehr

    BTU

    U

    U

    U

    .

    8.371

    0213.0001.000240.0001835.01

    47

    1001.0

    62.0

    75.0002.0

    62.0*660

    75.01

    2

    0

    0

    0

    =

    +++=

    ++

    +=

    13. El rea requerida es:

    2

    0

    4795108*837.0*8.37

    785000pieA

    TFU

    QA

    Lt

    ==

    =

    En vista de que el rea disponible es inferior al rea calculada se debe repetir el

    procedimiento, en un segundo tanteo

    a. Se asume U= 30b. Se calcula al rea proporcional requerida:

    8.51*30

    785000=A

    2505pieA =

    c. Se determina el N de Tubos:

    6.1

    505=tN

    315=tN Tubos

    d. Empleando el mismo intercambiador 1-4 con placas de tubos fijos, se

    requerir un casco 21 de dimetro y con un actual de tubos de 332

    e. Calculo de hi:

    2174.0

    4*144

    302.0*332

    piea

    a

    t

    t

    =

    =

    Entonces:

    174.0

    78500=tG

    DISEO DE PLANTAS QUMICAS I

  • 7/28/2019 Inf. diseo Intercambiador de calor

    17/25

    17

    2.450000

    piehr

    lbGt =

    Y la velocidad ser:

    4.62*360045000=

    segpie /0.2=

    Como la velocidad Gdel agua de mar debe ser superior a la mnima recomendad

    con el fin de dar seguridad al diseo; se repite el procedimiento en un tercer

    tanteo, con un N mayor de pasos en el lado de los tubos

    a. Considerar el mismo U=30

    b. Entonces el requerimiento del rea sigue igual aA=505pie2

    c. El numero de tubos requerido, de la tabla, esNt=315 tubos

    d. Si se emplea ahora un intercambiador1-8, el nmero actual de tubos es 332,

    y el casco tendr un dimetro de 23

    e. Para el clculo de hi, se tendr:

    seg

    pie

    piehr

    lbG

    piea

    t

    t

    0.44.62*3600

    902000

    .902000

    087.0

    78500

    087.08*144

    302.0*332

    2

    2

    ==

    ==

    ==

    De Fig: N 04, resulta queFhrpie

    BTUhi

    ..950

    2=

    f. El clculo de h0 conduce a:

    .

    388.0

    937.0*144

    12*185.0*25.23

    2piea

    a

    S

    S

    =

    =

    40200Re

    .400.25

    388.0

    98702

    =

    ==

    N

    hrpie

    lbGS

    De la Fig N 06, JH=120; y el coeficiente de pelcula es:

    ( )

    Fpiehr

    BTUh

    h

    .2.43

    97.00458.0

    017.0120

    20

    0

    =

    =

    DISEO DE PLANTAS QUMICAS I

  • 7/28/2019 Inf. diseo Intercambiador de calor

    18/25

    18

    g. El coeficiente total ser:

    Fpiehr

    BTU

    U

    U

    U

    U

    .36

    1

    0278.01

    0231.0001.000240.000127.01

    2.43

    1001.0

    62.0

    75.0002.0

    62.0*950

    75.01

    2

    0

    0

    0

    0

    =

    =

    +++=

    ++

    +=

    h. El rea requerida es entonces ahora

    8.51*837.0*36

    785000

    =A

    2505pieA =

    Si se compara esta rea con la disponibilidad en la unidad

    2532

    6.1*332

    pieA

    A

    d

    d

    =

    =

    Esto quiere decir hasta el momento el intercambiador propuesto en el tercer

    tanteo (Ds=23 , 1 8, Nt = 332 tubos) es satisfactorio.i. Se calcularan las cadas de presin:

    LADO DE LOS TUBOS:

    tiGDtN =Re,

    piesDi

    0517.0

    12

    62.0"62.0 ===

    hrpie

    lb

    Cp

    piehrlbCpCp

    piehr

    lbGt

    .99.0

    /42.282.082.0

    .902000

    2

    =

    ==

    =

    99.1

    902000*0517.0Re, =tN

    23500Re, =tN

    ti

    t

    SD

    nLGfPt

    ***10*22.5

    ***10

    =

    DISEO DE PLANTAS QUMICAS I

  • 7/28/2019 Inf. diseo Intercambiador de calor

    19/25

    19

    f=0.000225 pie2/pul2 (de Fig: N 07)

    2*.902000

    piepiehr

    lbGt =

    L = 8 pieN = 8 pasos

    Di = 0.0517 pies

    S = 1.00

    00.1=t

    PsiP

    P

    t

    t

    3.4

    0.1*0.1*0517.0*10*22.5

    8*8*902000*000225.010

    2

    =

    =

    Y en los canales de retorno:

    ( )

    PsiP

    P

    gs

    nP

    r

    r

    r

    4.3

    433.02.32*2

    4

    0.1

    8*4

    144

    4.62

    2

    4

    2

    2

    =

    =

    =

    Luego la cada de presin total en el lado de los tubos ser:

    PsiP

    P

    PPP

    T

    t

    rtt

    7.7

    4.33.4

    =+=+=

    Como la cada de presin que se permite en este lado es de 10 Psi,

    entonces el valor obtenido de 7.7 es satisfactorio.

    LADO DEL CASCO

    se

    RE

    GD

    N =

    029.0

    254380458.0 xN

    RE=

    40200=REN

    Entonces:

    Se

    ss

    SD

    NDGfP

    ***10*22.5

    )1(**10

    `2+

    =

    22 lg/0016.0 pupief= (De Fig: N 08)

    DISEO DE PLANTAS QUMICAS I

  • 7/28/2019 Inf. diseo Intercambiador de calor

    20/25

    20

    2.25400

    piehr

    lbG =

    pieDe

    0458.0

    12

    55.0==

    pieDS

    94.112

    25.23==

    812

    8*12

    8

    )12()1( ===+ LN G

    00335.04.62

    209.0 ==S (Con respecto al agua)

    00.1=

    psix

    PS 0.200.1*0335.0*0458.0*1022.5

    8*94.1*25400*0016.010

    2

    ==

    Esta cada tambin es satisfactoria.

    j. Ahora se confecciona la HOJA DE ESPECIFICACIONES

    k. Diagramar el intercambiador

    UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERFACULTAD DE INGENIERA QUMICA

    DEPARTAMENTO DE INGENIERA

    INTERCAMBIADOR DE CALOR

    Especificaciones de Diseo

    Planta:Tratamiento de Benceno....Diseadores:Grupo N 1..........Nombre y detalle N:Intercambiador de Doble Tubo......FuncinCalentar Benceno conTolueno..Operacin:Continua....N de Unidades requeridas: Uso regular:.1.Reserva:......0.

    Datos de Diseo

    DISEO DE PLANTAS QUMICAS I

  • 7/28/2019 Inf. diseo Intercambiador de calor

    21/25

    21

    Calor transferido:167000 BTU/hrLMTD:.28.8F.....U global:110 BTU/hrpie2F..Diseo:90 BTU/hrpie2F.rea de transferencia de calor: Disponible:64.Requerido:52.71...

    Construccin

    Presin mxima de operacin:..Anulo:

    Tubos:...Temperatura mxima de operacin: Anulo:.Tubos:..Tipo de intercambiador:.....Numero de horquillas :......................................................................................................Tubo interior: Dimetro estndar:1 Longitud:20pies..

    Nde tubos:2.......Cdula:

    40..Material de construccin:

    acero....Tubo exterior: Dimetro estndar:2pulgLongitud:20pies...

    Nde tubos:2.......Cdula:40...

    Material de construccin:aceroAcoplamiento: Anulo: Entrada pulg.Salida: pulg

    ...

    DISEO DE PLANTAS QUMICAS I

    Anulo Tubo interiorFluido: Tolueno BencenoCaudal(lb/hr): 6330 9820

    Temperatura de Entrada(F): 160 80Temperatura de salida(F): 100 120Presin de Operacin(Psia):Densidad(lb/pie3): 54.8 54.8Capacidad Calorfica(Btu/lbF): 0.44 0.425Conductividad

    Trmica(Btu/hrpieF):0.085 0.090

    Viscosidad(lb/hr pie) 0.99 1.21Cada depresin(Psia):

    Calculado:

    9.2 3.2

    Diseo: 10 10

    Resistencia de incrustacin: 0.001 0.001

  • 7/28/2019 Inf. diseo Intercambiador de calor

    22/25

    22

    Tubo: Entrada 3/8 pulgSalida:

    3/4 pulg .

    Aislamiento:Espesor:.

    Ing. Romn Caldern

    Crdenas.

    UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERFACULTAD DE INGENIERA QUMICA

    DEPARTAMENTO DE INGENIERAIntercambiador de Calor

    Especificaciones de Diseo

    Planta:Tratamiento Amoniaco...

    .Diseadores:Grupo N 1..........Nombre y detalle N:..Intercambiador de Casco y Tubo....FuncinEnfriar Amoniaco con Agua......Operacin:Continua ....N de Unidades requeridas: Uso regular:.1.Reserva:....0.

    Datos de Diseo

    Lado del Casco Lado del TuboFluido: Amoniaco AguaCaudal(lb/hr) 9870 78500

    Temperatura de Entrada(F): 245 85Temperatura de salida(F): 95 95Presin de Operacin(Psia): 83 83Densidad(lb/pie3): 0.209 62.4Capacidad

    Calorfica(BTU/lbF):

    0.53 1

    Calor latente (BTU/lb) 240 95Conductividad

    Trmica(BTU/hrpieF):0.017 0.358

    Viscosidad(lb/hrpie): 0.029 1.94Peso Molecular: 17 18Nmero de Pasos: 1 8Cada depresin:

    2.62 2.62 7.7Diseo: 3 10

    Resistencia de incrustacin: 0.002 0.001

    Calor transferido(Btu/h):..785000.LMTD:.51.8 F...........

    DISEO DE PLANTAS QUMICAS I

  • 7/28/2019 Inf. diseo Intercambiador de calor

    23/25

    23

    U0 global: Calculado:36 BTU/hrpie2F.Diseo:.20BTU/hrpie2Frea de transferencia de calor: Calculada:Diseo:

    Construccin

    Presin mxima de operacin:..Casco:Tubos:..Temperatura mxima de operacin: Casco:.Tubos:.Tipo de intercambiador:De Casco y TuboTubos: Disposicin:triangular..

    Nmero:332OD:..... .......BWG:16

    Longitud:8Material de construccin:

    ..Casco: DS:19.25 pies..Espesor:.0.1875

    pulg...Material de construccin:

    ....Pantallas: Tipo:Nmero:1.Separacin:

    .12 Pulg.Acoplamiento: Casco: Entrada8 Pulg .Salida:

    8 Pulg Tubos: Entrada3/4 pulg .Salida:3/4 pulg ....Aislamiento: Tipo:Espesor:...

    Ing. Romn CaldernCrdenas.

    BIBLIOGRAFA

    F. P. Incropera y D. P. De Witt, Fundamentos de

    Transferencia de Calor, 4 edicin, Pearson Educacin,

    Mxico, 1999.

    DISEO DE PLANTAS QUMICAS I

  • 7/28/2019 Inf. diseo Intercambiador de calor

    24/25

    24

    F. Kreith y M. S. Bohn, Principios de Transferencia de

    Calor, 6 edicin, Thomson, Madrid, 2002.

    Bejan, Heat Transfer, 1st edition, John Wiley & Sons,

    Inc., New York, 1993.

    DISEO DE PLANTAS QUMICAS I

  • 7/28/2019 Inf. diseo Intercambiador de calor

    25/25

    25

    ANEXO