166474259 Ejercicios Resueltos de Int de Calor 1

7/26/2019 166474259 Ejercicios Resueltos de Int de Calor 1

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UNIVERSIDAD NACIONAL

PEDRO RUZ GALLO

Facultad de Ingeniera !u"ica e Indu#tria# Ali"entara#

DESARROLLO DE LOS E$ERCICISO DEDESARROLLO DE LOS E$ERCICISO DE

IN%ERCA&'IO DE CALORIN%ERCA&'IO DE CALOR

Di#e() de Planta# Indu#triale# I

Lambayeque- julio - 2010


2/123

PRO'LE&AS PROPUES%OS DE IN%ERCA&'IADORES DECALOR DE DO'LE %U'O

*+, Se quiere calentar 18000 lb/hr de orto xileno desde 100 hasta 150Fen!riando 18000 lb/hr de alcohol but"lico de 1#0 hasta 1$0F en unintercambiador de calor de doble tubo% &is'onibles 'ara este 'ro'(sito hay 5horquillas de 20 'ies cuyos )nulos y tubos est)n colocados en serie% Losintercambiadores son de *+2 ,S%

. u)l es el !actor de obstrucci(n

3 cu)les son sus ca"das de 'resi(n

Si las corrientes !r"as y calientes en 4a se cambian con res'ecto al anulo yal tubo interior como justi!ica esto o re!uta su decisi(n inicial res'ecto adonde colocar las corrientes calientes%

18000 Lb/hr

rto xileno

t16 1#0 7F .lcohol but"lico

1 61007F 2 6 1507F

18000 Lb/hr

t26 1$07F


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PROPIEDADES FSICAS

PROPIEDADES

FSICAS UNIDADES

OR%O-ILENO

.%/0*12F

ALCO3OL

'U%ILICO.%/0112F

Cal)rE#4ec5ic)

0%$* 0%2081

Vi#c)#idad 0%%91 0%282

C)nducti6idad%7r"ica 0%0:0 0%0180

r 0%001 0%001

DISE8O RAPIDO

;stimac% de


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CALCULO DEL CALOR ES%I&ADOCALCULO DEL CALOR ES%I&ADO

Q=m.cp.T

Q=180000.69(170140)

Q=372600BTU/h

%IPO 9 CARAC%ERS%ICAS DE LOS %U'OS

:-* IPS

di6 2%09##==

&i 6 *%098==

.t 6 *%*50 'ul>2

.a 6 2%:$$ 'ul>2

.lt 6 0%92 'ies2/'ie

d0 6 2%*80==&e6 1%5#5==

CURSO DE LOS FLUIDOS

%U'O; alc)ilen)

CALCULO DE 3%;LADO DE LOS %U'OS


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?t6##*#1%*$ lb/pie2F

HT CORREGIDO

Ht=261.05*di/do=261.05*2.067/2.380

Ht=261.05*2.067/2.380

Ht=2226.72

CALCULO DE 3O ;

ha=J h

( k

De

)

(cpu

k

)

1

3

(u

uw

)

0.14


6/123

Fi>ura @2$

L

D

= 20

3.06812

L

D= #8%22

ha=262(0.090

1.575

12)(0.430.612.42

0.090 )1

3(11 )0.14

ha=344.54

.L


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CALCULO DE UD ;

C?LCULO DE LA CADA DE PRESI@N EN LOS %U'OS


8/123

CALCULO DE DE PRESI@N EN EL ANILLO;

Po= Pa+ Pes

Pes=n(V2

2g )( 144 )

V= Ga

3600


9/123

V= 880434.78

36000.8762.4

V=4.5pies/ s

Pes=5( 4.52

232.17 )( 0.8762.4144 )

Pes=0.59psi

Po=0.65+0.59

Po=1.24psi

+,Se &ebe calentar #000 lb/hr de anilina desde 100 hasta 1507F medianteen!riamiento de 10000 lb/hr de tolueno con una tem'eratura inicial de 1857F en

un intercambiador de calor de doble tubo con tubos de 2x11

4 BB ,S de 20

'ies de lon>itud% Se requiere un !actor de obstrucci(n de 0%005% au)ntashorquillas ser)n necesarias% (mo deben arre>larse% u)l es el !actor!inal de obstrucci(n %

Tolueno

10000 lb/h

185F 7000

lb/h

Anilina

Anilina

150F-

Tolueno

T


10/123

3ace")# un arregl) en 4aralel);

De#arr)lla")# el 4ri"er interca"=iad)r

Caracter#tica# de l)# tu=)#

ubos 2x11

4 BB ,S de 20 B de lon>itud r 60%005

Pr)4iedade# de la Anilina B% 4r)"edi)/ 0*12F


11/123

C4B0*12F/0%518BTU

lb

C >anado6 m anilina+ ' anilina+ D

C >anado63500

lb

h0.518

BTU

lb(150100 )

! ganad)/ 1BTU

h

Deter"ina")# la te"4eratura de #alida del t)luen)

C4B012F/ +HBTU

lb

C >anado6 -C 'erdido

:0950BTU

h 6 -4 10000

lb

h0.47

BTU

lb(T185 )

6195+#7F

'romedio64

185+165.72 61#5+*#7F

C4B0H1+:H2F/ +1BTU

lb


:0950BTU

h 6 -4 10000

lb

h0.465

BTU

lb(T185 )

6195+57F

'romedio64185+165.5

2 61#5+257F

C4B0H1+*12F6 0%$92BTU

lb


:0950BTU

h 6 -4 10000lb

h0.462BTU

lb(T185)


12/123

6195+$7F

'romedio64185+165.4

2 61#5+27F

C4B0H1+*2F6 0%$92BTU

lb


:0950BTU

h 6 -4 10000

lb

h0.462

BTU

lb(T185)

%0/01+2F Bte"4eratura de #alida del t)luen)

Eallamos ariaci(n de tem'eratura media lo>ar"tmica y lue>o determinamos el )rea

con el )nicos Ud B*,0*

DL6

65.435

ln (65.4

35) 6$8%9*

AREA ES%I&ADO;

165.4F

100 F

65.4F

185 F

150F

%)luen)


13/123

.6Q

UDT L 6

90650BTU

h

70 BTU

h. pie2

48.63 6 29+9* 'ie2

Solentes r>)nicos 01

4 IPS tubos de 20'ies de lon>itud%

di/0+: d)/0+

>i/+0 at/0+1 4ulg*


14/123

Di/*+H D)/*+:

a)/0+0 4ulg* alt/+:14ie*M4ie

De/+01 D"/0+1*

: Cur#) de l)# Fluid)#;

"anilina/*500 lb/h "t)luen)/10000 lb/h

,Lad) del tu=) interi)r;olueno

,Lad) del Anill);.nilina

Calcul) del C)e5iciente de tran#5erencia en el tu=) interi)r Bt)luen);

hi 6 Hh 4k

"i + 4cp#

k 1/* + 4#

#$ 0%1$

di 6 1%*8 'ul>adas +pie

12pulg

I 6 0%08*$ 3< /'ie 7F'% 6 0%$92 3


15/123

?t 6

10000 Lb

ho)aaguac)u"a

1.5pulga"a2(

pie2

(12pulg )2)

6 :90000 Lb/hr +'ie2

@re 6( 1.3812 pies)(960000Lb /ho)pie2)

0.8228Lb/pie ho)a

@re 6 1*$1#5%:8 1*$1#9

Hh 6 *20 4en cura de trans!erencia de calor lado de los tubos en la !i>2$

hi 6 Hh 4k

"i + 4cp#

k 1/* + 4#

#$ 0%1$

61

hi 6 *20 4

0.0834

1.38

12

+ 40.4620.8228

0.0834 1/*+ 4#

#$ 0%1$

hi 6 *##%1 3tu/hr +'ie2 +7F

ht 6 *##%1+1.38

1.66 6*1*%$8

adas +pie

12pulg

I 6 0%1 3< /'ie 7F

'% 6 0%518 3


16/123

Hh 6 necesito el numero de Keynols

Clcul) del n"er) de Rein)l#

@re 6DeGa

#

J 6 $%:91 Lb /'ie hora

&e 6 0%:15'ul>adas +pie

12pulg

?a 6ma

ao 6masa"el &lui"o 'ue (a po) elanulo

a)ea"e seccion %)ans(e)sal"elanulo

?a 6

3500 Lb

ho)aaguac)u"a

1.19pulga"a2(

pie2

(12pulg )2) 6 $2*52:%$1 Lb/hr +'ie

2

@re 6( 0.91512 pies)(423529.41Lb /ho)pie2)

4.961lb /pie ho)a

@re 6 950:%9 9510

Hh 6 2$ 4en cura de trans!erencia de calor lado de los tubos en la !i>2$

ho 6 Hh 4k

De + 4cp#

k 1/* + 4#

#$ 0%1$


17/123


18/123

L 644.38pies

2

0.435pies

2

pie

L% / 0*+* 4ie#

0 Calcul) del N2 de 3)ruilla#;

@E6LT

L 6102

202 62%55 Q : imos el L6 @E + L 6 * + 20 + 2 L%/ 0* 4ie#

Nrea corre>ida .6 L+alt

.6 120'ie + 0%$*5 pies

2

pie

A/ 1*+* 4ie#*

00 Calcul) de la cada de 4re#in en el lad) del tu=) interi)rT 4#ia;

O t 6&2LT

72g,"i

?t 6:90000Lb/hr +'ie2

, 6 5$%2: Lb/'ie*

L 6120 'ies


12pulg

> 6 $%18 +10

8

'ies/hr

2

NRe / 1*$1#9


19/123

! 6 0%00*5 M0.264

(134176)0.42 60%005$

O t 6

960000

(0.0054)( 2)120

(72)(4.18108 )(54.29)(1.38112

)

6*%18 'sia

Pt / :+0 0 4#ia B) 4)r #er liuid)+

0*Calcul) de la cada de 4re#in en el lad) del tu=) e>teri)r ) anul)

O . 6 O a M O es

Salida de 'resi(n en los tubos entradas y salidas

O a 6&Ga2LT

72g,De-

De- 6 &i - do 6 42%09# P 1%99 'ul> 6 0%$0#

'ul>adas

@re 6De Ga

#

@re 6

(0.407pulgpie12pulg)(423529.41Lb /ho)pie2)4.961Lb /pie ho)a


20/123

Nre / *1+1:

! 6 0%00*5 M

0.264

(2895.53)0.42 6 0%0128

O a 6

0.0128423529.412120

724.1810863.65(0.407

12 )

O a 6 $%2$ 'sia

O es 6n(2

2.g + ,

144 ( 6Ga

3600,/ 'ies /se>

n 6 nQmero de horquillas

>B 6 *2%1# 'ies /se>2

( 6

360063.65Lb/h

423529.41

Lb

ho)pie2 6 1%85 'ies /se>

O es 63(1.85pies/ seg)2

232.17pies/ seg2 + 63.65Lb /pie3

144 6 0%0#1 'sia

O . 6 O a M O es 6 $%2$ 'sia M 0%0#1'sia


21/123

PA / +:00 4#ia 0 4#ia B) 4)r #er liuid)+

De#arr)lla")# el #egund) interca"=iad)r

Caracter#tica#

de l)# tu=)#

ubos 2x11

4 BB ,S de 20 B de lon>itud r 60%005

Pr)4iedade# de la Anilina B% 4r)"edi)/ 0*12F


22/123

C4B0*12F/0%518BTU

lb

C >anado6 m anilina+ ' anilina+ D

C >anado63500

lb

h0.518

BTU

lb(150100 )

! ganad)/ 1BTU

h

Deter"ina")# la te"4eratura de #alida del t)luen)

C4B011+12F/ +1*BTU

lb


:0950BTU

h 6 -4 10000

lb

h0.452

BTU

lb(T165.4)

61$5%*7F

'romedio64165.4+145.3

2 6155%$7F

C4B011+2F/ +1*BTU

lb


:0950BTU

h 6 -4 10000

lb

h0.452

BTU

lb(T165.4)

61$5%*7F

'romedio64165.4+145.3

2 6155%$7F

C4B011+2F6 0%$52BTU

lb


:0950BTU

h 6 -4 10000

lb

h0.452

BTU

lb(T185)


23/123

%*/01+:2F Bte"4eratura de #alida del t)luen)


con el )nicos Ud B*,0*

DL6

45.315.4

ln (45.3

15.4) 62#%#17F

AREA ES%I&ADO;

.6Q

UDT L 6

90650BTU

h

70 BTU

h.pie2

27.71 6 $9%#* 'ie2

Solentes r>)nicos


24/123

+H: 4ie* 0 4ie* BD)=le tu=)

ES%I&A&OS PROPIEDADES FISICAS

0 Pr)4iedade# 5#ica# a la te"4eratura 4r)"edi);

Pr)4iedad FLUIDO A CALEN%ARANILINA

0*12F

FLUIDO A ENFRIAR%OLUENO

011+2 F

C4 3tu / lb 7F 0%518 0%$52

c' 2%05 0%*9

J 3tu / h%'ie2 7F 0%1 0%08$*

Klb/3pie 9*%95 5$%2:

r

Fpiehr

Btu

.. 2

0%005 0%005

* Caracter#tica# de l)# tu=)#;

*>01

4 IPS tubos de 20'ies de lon>itud%

di/0+: d)/0+

>i/+0 at/0+1 4ulg*

Di/*+H D)/*+:


25/123

a)/0+0 4ulg* alt/+:14ie*M4ie

De/+01 D"/0+1*


"anilina/*500 lb/h "t)luen)/10000 lb/h

,Lad) del tu=) interi)r;olueno

,Lad) del Anill);.nilina

Calcul) del C)e5iciente de tran#5erencia en el tu=) interi)r Bt)luen);

hi 6 Hh 4k

"i + 4cp#

k 1/* + 4#

#$ 0%1$


12pulg

I 6 0%08$* 3< /'ie 7F'% 6 0%$52 3


26/123

?t 6

10000 Lb

ho)aaguac)u"a

1.5pulga"a2(

pie2

(12pulg )2)

6 :90000 Lb/hr +'ie2

@re 6( 1.3812 pies)(960000Lb /ho)pie2)

0.8712Lb /pie ho)a

@re 6 129#21%#9 129#22 4Flujo turbulento

Hh 6 *10 4en cura de trans!erencia de calor lado de los tubos en la !i>2$

hi 6 Hh 4k

"i + 4cp#

k 1/* + 4#

#$ 0%1$

61

hi 6 *10 4

0.0843

1.38

12

+ 40.4520.8712

0.0843 1/*+ 4#

#$ 0%1$

hi 6 *#:+8# 3tu/hr +'ie2 +7F

ht 6 *80+1.38

1.66 6*15+:

adas +pie

12pulg

I 6 0%1 3< /'ie 7F

'% 6 0%518 3


27/123

Hh 6 necesito el numero de Keynols

Clcul) del n"er) de Rein)l#

@re 6DeGa

#

J 6 $%:91 Lb /'ie hora

&e 6 0%:15'ul>adas +pie

12pulg

?a 6ma

ao 6masa"el &lui"o 'ue (a po) elanulo

a)ea"e seccion %)ans(e)sal"elanulo

?a 6

3500 Lb

ho)aaguac)u"a

1.19pulga"a2(

pie2

(12pulg )2) 6 $2*52:%$1 Lb/hr +'ie

2

@re 6( 0.91512 pies)(423529.41Lb /ho)pie2)

4.961lb /pie ho)a

@re 6 950:%9 9510

Hh 6 2$ 4en cura de trans!erencia de calor lado de los tubos en la !i>2$

ho 6 Hh 4k

De + 4cp#

k 1/* + 4#

#$ 0%1$


28/123

ho 6 2$ 4

0.1

0.915

12 + 4

0.5184.9610.1 1/* + 4

#

#$ 0%1$


29/123

L 677.89pies

2

0.435pies

2

pie

L%/ 0H+04ie#

0 Calcul) del N2 de 3)ruilla#;

@E6LT

L 6179.1

202 6$%$8 Q 1 imos el L6 @E + L 6 5 + 20 + 2 L%/ * 4ie#

Nrea corre>ida .6 L+alt

.6 200'ie + 0%$*5pies

2

pie

A/ H 4ie#*


O t 6&2LT

72g,"i

?t 6:90000Lb/hr +'ie2

, 6 5$%2: Lb/hora

L 6200 'ies


12pulg

> 6 $%18 +108 'ies/hr2

NRe / 1*$1#9


30/123

! 6 0%00*5 M0.264

(134176)0.42 60%005$

O t 6

960000

(0.0054)( 2)200

(72)(4.18108 )(54.29)(1.38112

)

65%* 'sia

Pt / 1+: 0 4#ia B) 4)r #er liuid)+


O . 6 O a M O es


O a 6&Ga2LT

72g,De-

De- 6 &i - do 6 42%09# P 1%99 'ul> 6 0%$0#

'ul>adas

@re 6De Ga

#

@re 6

(0.407pulgpie12pulg)(423529.41Lb /ho)pie2)4.961Lb /pie ho)a


31/123


32/123

PA / H+0 4#ia 0 4#ia B) 4)r #er liuid)+

RESPUES%AS

Ser)n necesarias un total de


33/123

&ondeAFluido caliente Fluido !rio &i!erencias de 7

16*507F t162:07F 4 T1%2 6*$7F

26*007F t26*197F 4 T2%1 6107F

1%0% )lculo de la LR&A

L0DT=(T1%2 )(T2%1)

ln ((T1%2 )(T2%1 )

)

LR& 6 1:917F

2%0% )lculo de la di!erencia erdadera de tem'eratura 4Ot

ara una corriente !r"a en serie y n corrientes en 'aralelo

(11

1 )(1P)

1

n+(1

1 )

1P

2 =

2.3n1

11log

% 41


34/123

&ondeA

1=

T1T2n(%2%1)

=0.96 T n62 U de corrientes !r"as en 'aralelo

P

=T2%1(T1%1)=

0.167

Keem'laVando en 41 calculamos 2 6 0%28

ara la di!erencia m)xima de tem'eratura es coneniente

em'lear los tWrminos del l"mite m)ximo de tem'eratura%

%=2(T1%1)

%=0.28(350290) =16.8

R4taA ;l RL& se des"a con un error de 19%#* X de ladi!erencia de tem'eratura erdadera% uando se hace elarre>lo de !luido caliente en serie y el !luido !rio !luye endos trayectorias 'aralelas en contracorriente%

3))o)=19.6116.8

16.8 100=16.73

3% ;l !luido caliente esta en serie y el !luido !rio en tres trayectorias de !lujo'aralelo a contracorriente%

Soluci(n


35/123

&ondeA FluidocalienteFluido !rio &i!erencias de 7

16*507F t162:07F 4 T1%2 6*$7F

26*007F t26*197F 4 T2%1 6107F

0++ Clcul) de la L&D%;

L0DT=(T1%2 )(T2%1)

ln ((T1%2 )(T2%1 )

)

LR& 6 1:917F

=


36/123


37/123

% ;l ran>o del !luido !rio en 4a y en 4b se cambia de 2#97F a *007F

.% ;l !luido caliente esta en serie y el !luido !rio !luye en dos trayectorias'aralelas en contracorriente%

Soluci(n

&ondeA Fluido caliente Fluido !rio &i!erencias de 7

16*507F t162#97F 4 T1%2 6507F

26*007F t26*007F 4 T2%1 62$7F

1%0% )lculo de la LR&A


38/123

L0DT=(T1%2 )(T2%1)

ln ((T1%2 )(T2%1 )

)

LR& 6 *5%$2$7F

2%0% )lculo de la di!erencia erdadera de tem'eratura 4Ot

ara una corriente !r"a en serie y n corrientes en 'aralelo

(11

1 )(1P)

1

n+(1

1 )

1P

2 =

2.3n1

11

log% 41

&ondeA

1= T1T2n(%2%1)

=1.042 T n62 U de corrientes !r"as en 'aralelo

P=

T2%1(T1%1)

=0.324

Keem'laVando en 41 calculamos 2 6 0%29#

ara la di!erencia m)xima de tem'eratura es conenienteem'lear los tWrminos del l"mite m)ximo de tem'eratura%

%=2(T1%1)

%=0.267(350276) =19.758

R4taA ;l RL& se des"a con un error de #:%* X de ladi!erencia de tem'eratura erdadera% uando se hace el

arre>lo de !luido caliente en serie y el !luido !rio !luye endos trayectorias 'aralelas en contracorriente%


39/123

3))o)=35.42419.758

19.758 100=79.3

3% ;l !luido caliente esta en serie y el !luido !rio en tres trayectorias de !lujo'aralelo a contracorriente%

Soluci(n


40/123


41/123

%=0.2085(350276 ) =15.429

R4taA ;l RL& se des"a con un error de 12*%1X de ladi!erencia de tem'eratura erdadera% uando se hace el arre>lo

de !luido caliente en serie y el !luido !rio en tres trayectorias de!lujo 'aralelo a contracorriente

3))o)=34.42415.429

15.429 100=123.1

PRO'LE&AS PROPUES%OS DE IN%ERCA&'IADORES DE CALOR DECASCO 9 %U'O

*+,Se quiere en!riar a'ores de oxi>eno a 'resi(n atmos!Wrica de *00 a 100F%'ara ello se 'uede utiliVar como medio de en!riamiento de a>ua a 85F quese 'uede calentar hasta 100F% se cuenta con un intercambiador de casco ytubo de *1==&s de 1-8 'asos tubos de */$== & 'or 19 3Y? la de cadatubo es de 12 'ies con 900 tubos con arre>lo trian>ular de t6 1 los

de!lectores est)n es'aciados 2$== ser) adecuado el equi'o 'ara lao'eraci(n

E2

t16 85 7F

Za'ores de oxi>eno

1 6*007F 2 6 1007F


42/123

t26 1007F

%IPO 9 CARAC%ERS%ICAS DE LOS %U'OS

D#/:0XX B0, 4a#)#

Y OD 0 'G

L)# de5lect)re# e/*XX

PROPIEDADES FSICAS

PROPIEDADES

FSICASUNIDADES

AGUA.%/*+12F

O-IGENO.%/*2F

Cal)rE#4ec5ic)

1 0%2*

Vi#c)#idad 0%#: 0%02$

C)nducti6idad%7r"ica

0%*5: 0%01822

Den#idad 92%$ 0%09#

r 0%0005 0%00*

T1=200200F

T2=


43/123

3ALLA&OS LA DENSIDAD DEL O-IGENO

=PPm1T

=

14.7psia(32 gmol )10.47

psia

lbmol46604

=0.0664


Q=m.cp.T

Q=150000.24(200)

Q=720000BTU/h


%U'O; Agua

CASCO; )>igen)

CURSO SUPUES%O

,ntercambiador de casco y tubo de [BB de di)metro

3Y?619

t61

asos de 41-8

CARAC%ERS%ICAS DE LOS %U'OS

[[ E-%ERNOE-%ERNO ;; */$ ==*/$ ==

[[ IN%ERNOIN%ERNO ;; 0%92==0%92==

'G ;'G ; 1919


44/123

-- ;; 0%0950%095====

atat ;; 0%*01:1 'ul>0%*01:1 'ul>22

altalt ;; 0%1:9*5 'ie0%1:9*5 'ie22/'ie/'ie

[[ E!UIVALEN%EE!UIVALEN%E ; +:H1 ; +:H1


?t6*05*$*%51 lb/pie2F

V= Ga

3600


45/123

V=305343..51

360062.4

V=1.35pies/s

fgura 25 Ht= 374

5% co))egi"o=374Di

Do

5% co))egi"o=3740.620

0.750

5% co))egi"o=309.17

CALCULO DE 3S ;

C=1- 3/4= 0.25


46/123


47/123

CALCULO DE UD ;

CALCULO DEL AREA DE DISE8OCALCULO DEL AREA DE DISE8O

.& 6 4@t+4L%+4alt

.& 6 900+0%1:9*5+12

.& 6 1$1*%%#2


48/123

1=T1T2%2%1 1= 30010010085 1=

13.33

6=%2%1T1%1

6=1008530085 6=0.07

%=0.95

AREA RE!UERIDA;AREA RE!UERIDA;


49/123


CALCULO DE DE PRESI@N DE RE%ORNO;


50/123

CALCULO DE DE PRESI@N EN EL CASCO;

Si es adecuado el dise\o 'orque la ca"da de 'resi(n tanto en tubos como escasco es menor que 10'si

+,a

de un tanque de disolente a raV(n de 50000 lb/hr a 1:07F y debe en!riarsehasta 1207F em'leando a>ua a 807F% ara eitar corrosi(n la tem'eratura del


51/123

a>ua de en!riamiento no debe exceder de 1207F 4a>ua de r"o sin tratar% Lasca"das de 'resi(n 'ermisibles 'ara cada !luido son de 10 'si% La standard contubos de 1] & 1$ 3Y? y 19 'ies de lon>itud en diersos materiales deconstrucci(n%

&atosA Soluci(n caustica de 1573W J61%$ c' a 1007F 0%$* c' a 2107F I6:0Xde la del a>ua '6 0%883tu/lb%7F%

Ser) adecuado el intercambiador standard 'ara esta o'eraci(n Si as" !uera&e quW material deber"a estar construido

De#arr)ll);

Agua

80F

! ganad)/ ,! 4erdid)

R.+'.+ D.6 4-R3+'3+ D3

R. + 1 +410$-80 6 -450000+0%88+4120-1:0

&A/ 0*:::+:: l=M< B"a#a de agua de ri)

50000

lb/h

Na!"15

120F-

Agua

10

F

104F

120F

80 F

40F


52/123


con el Ud+ #u4ue#t);:H1 4tabla 1%$-manual de intercambiadores de calor 'ara

solentes or>)nicos Ud B*1,1

.%L/8640ln (

86

40) /+02F

AREA ES%I&ADO;

.6

Q

UDT L 6

3080000BTU

h

375 BTUh.pie

2

60.1 6 1*9+9# 'ie2

Solentes r>)nicos


53/123

0112F * 2 F

C4 3tu / lb 7F 0+88 1+0

c' 0+:15 0+8

J 3tu / h%'ie2 7F 0+*2* 0+*5:

Klb/3pie 9:+5#9 92+$

r

Fpiehr

Btu

.. 2

0+001 0+001

* Cur#) de l)# Fluid)#;

Lad) de l)# tu=)#;.>ua de r"o

Lad) del Ca#c) ;@aE 415 3W

: Caracter#tica# de l)# %u=)#;

1& 1$ 3Y?T L619B T &o61T &i60%8*$ at B60%5$92: 'ul>2T

alt60%29180 'ie2/'ie &e61%25 ^60%08*

E#ti"a")# el n"er) de tu=)#;

1*9%9#'ies26 4@t+419 'ies+40%2918pie

2

pie

Nt / :*+: Q:: tu=)#

NO%A; La ariaci(n de tem'eratura _2007F 'or lo tanto 4laca 5i^a

Arregl) cuadrangular B"a])r acce#) a la li"4ie_a tu=)# de 0` OD

Pt/01

4 `

N DS Nt e#ti"acin

1 12] $5 *ero


54/123

2 12] $0 1ero

$ 12] $0 2do

81#

1

4 ]:9 $to

&'I()' TANT)

&S 612] @t 6 $0 tubos

Calcul) de Ft

K 6T1T2%2%1 6

19012010480 6 2%:2

S6

%2%1T1%1 6

1048019080 6 0%22

Ft / + !i>ura 25

Zelocidad6

3600,

@aE4153W a 'or el casco 50000 Lb/hora

.>ua de r"o tubos 128***+** Lb/hora


55/123

!t =m%

a% =masa"el &lui"o po) los %ubos

a)ea"e seccion%)ans(e)sal"el ha7"e %ubos

at 68%a% 144n 6

400.54629pulg2

144pulg22 'ie

2 6 0%0#5: 'ies 2

*+ =128333.33

Lb

ho)a"eagua

0.0759pies2

= 19:0821%2L"/#r

$%&'2

Zelocidad6

3600, 61690821.2Lb/ho)pie 2

360062.4Lb/pie3 6 #%5* 'ie/s

La elocidad debe ser ` a * 'ies/se>undo 'ara q el r60%001

1 Calcul) del c)e5iciente de 4elcula en el lad) de l)# tu=)#B% 25 se calcula el


56/123

Calcul) del c)e5iciente de 4elcula en el lad) del ca#c)B


57/123

H Calcul) del c)e5iciente t)tal li"4i) Uc

Calcul) del c)e5iciente t)tal de di#e() UD

Kdc60%001M0%00160%002

n) e#t en el rang) e#ti"ad) B*1, 1+

C)rregi")#;

.d 6 19#%55 'ie2

Ad /0H+11 4ie*Fact)r %7r"ic)T Ft/W

(& ) = 2.2 Ft = 0.8


58/123

UD= 3080000

167.5560.10.89


59/123



!t =m%



at 68%a% 144n 6

400.54629pulg2

144pulg24 'ie

2 6 0%0*#: 'ies 2

*+ =128333.33

Lb

ho)a"eagua

0.0379pies2

= **8910*%9:$L"/#r

$%&'2

Zelocidad 6

3600, 63386103.694Lb /ho)pie2

360062.4Lb/pie3 6 15%0#

'ie/s

La 6el)cidad del agua n) e#t en el rang) de B0,0 4)r l) tant) n) #e cu"4le+

T)'C)' TANT)

&S 612] @t 6 $5 tubos

Calcul) de Ft


60/123

K 6T1T2%2%1 6

19012010480 6 2%:2

S6%2%1T1%1 6

1048019080 6 0%22

Ft / + !i>ura 25

Zelocidad6

3600,



!t =m%



at 6 8%a% 144n 6400.54629pulg

2

144pulg21 'ie

2 6 0%1#0#'ies 2

*+ =128333.33

Lb

ho)a"eagua

0.1707pies2

= 751806268 L"/#r

$%&'

2


61/123

Zelocidad 6

3600, 6751806.268Lb/ho)pie 2

360062.4Lb/pie3 6 *%*$9

'ie/s

Calcul) del c)e5iciente de 4elcula en el lad) de l)# tu=)#B% 25 se calcula el


62/123

n) e#t en el rang) e#ti"ad) B*1, 1+

C)rregi")#;

.d 6 188%$:9'ie2

Ad /0+ 4ie*

Fact)r %7r"ic)T Ft/W

(& ) = 2.2 Ft = 0.8

UD= 3080000

188.49660.10.89


63/123

+,;n la 'lanta de alimentos se quiere dise\ar un intercambiador de calor conla !inalidad de calentar 99$0 lb/hr de una soluci(n acuosa desde 507F hasta82%$7F 'ara lo cual se usa a'or de a>ua de 2507F% la 'lanta dis'one de tubosde 2x*] ,S de 9 'ies de lon>itud de acero inoxidable *0$ de 'lacas de$00mm x 90mm y 0%5 mm de es'esor tambiWn de acero inoxidable *0$ y detubos */8] 19 3Y? en cantidades su!icientes como 'ara la construcci(n decualquier ti'o de intercambiador de calor% ;n un estudio 'reliminar se hadeterminado que 'ara calentar la soluci(n acuosa la trans!erencia de calor enambos se realiVa correctamente y la relaci(n en costos entre unintercambiador de calor de doble tubo de 'lacas y de casco y tubos es de 1A2%5A 2%2res'ectiamente% &ise\e el equi'o m)s adecuado y si tuiera queele>ir entre dos de los equi'os elija el m)s econ(mico%

Las 'ro'iedades de la soluci(n acuosa a tem'eratura media sonA

'61%0$5 3tu/lb%7F

u6 18%5 lb/'ie%hr

I6 0%*$943tu/'ie2%hr%7F

-1

692%8lb/'ie*

r60%00*5

S)lucin;


64/123

250

82.4167.6*

250

50

200F

o a'romedio6 2507F 4del a'or de a>uao ta'romedio6 99%27F 4de la soluci(n acuosa

Di#e() r4id)

1%0% 3alance tWrmicoAon res'ecto a la soluci(n acuosa

C6m+'+O

Q=6640lb

h1.045

B%u

lb 32.4 =224817.2

B%u

h)

on res'ecto al a'or de a>ua% ;n la tabla termodin)mica a2507 encontramos el calor latente de a'oriVacion que es :$5%53tu/lb%

m(apo) "eagua=224817.2B%u

h)

945.5B%u

lb

=273.776lb

h)

2%0% alculo de la LR&A


65/123

L0DT=(T1%2 )(T2%1)

ln ((T1%2 )(T2%1 ) )

=200167.6

ln(

167.6

200)

=183.323

*%0% alculo del )rea de trans!erenciaA

+es%ima"a= Q

U"es%ima"oL0DT

&onde el U"es%ima"o 6 4100 - 500 3tu/hr%'ie2%7F

ara soluci(n acuosa con iscosidad ` 2 c' P a'or 6150 3tu/hr%'ie2%7F

+ es%ima"a=224817.2

B%u

h)

183.323 150 B%u

h).pie2.

=8.2pie2 _ 100 'ies2T ,%% doble tubo

$%0% ro'iedades de los !luidosA

Pr)4iedade# S)lucin acu)#a B+*2F Va4)r de agua B*12F

b 'tuMl= ------- :$5%5

C4 'tuMl=+2F 1%0$5 ---------

u l=M4ie+


66/123

5%0% urso de los !luidos%- or el tubo interiorA a'or de a>ua- or el anuloA soluci(n acuosa

9%0% aracter"sticas de los tubos&el anulo &el tubo interior

o &i6*%098BB -% di6 2%09#BBo &o6*%5BB -% do62%*8BBo .t62%:$$ 'ul>2 -% at62%:$$ 'ul>2

o &eq61%5#5BB -% alt60%922 'ie2/'ie

#%0% alculo del coe!iciente de 'el"cula en el tubo interior 4ht 'ara el a'or dea>uaA

h%=J 5

(

k

"i

)(

*pu

k

)

1

3 :%

P)ime)olos calculos p)elimina)es pa)a laaplicacion "e la &o)mula.

Gs=237.776144

3.35 =10221

lb

h. pie2

8=2.06710221120.03146

=55961(lu;o %u)bulen%o)

omo se hace 'asar a'or de a>ua 'or los tubosA ht6 1500 3


67/123

a'romedio6 2507F 4Z%de a>ua ta'romedio6 99%27F 4Sol% acuosa

%w=%a+ h%

h %+ho(Ta%a ) %w=66.2+

1500

1500+150(225066.2 )=233


68/123

1*%0% alculo del U de horquillas 4@hA

8h= 2L

= 21pie

26 pie

ho)'uilla

=1.752 ho)'uillas

Ltcorre>idaA

co))egi"a=8h2L=2 ho)'uillas26 pie

ho)'uilla=24pies

.rea corre>idaA +co))egi"a=a=24pies0.622pies

2

pie=15pies2

1$%0% alculo de la ca"da de 'resi(n en el tubo interior 4OtA&atosA

-% g=4.18108

-%&=0.0035+

0.264

559610.42=0.006176

-% 6 0%0#2$$* lb/'ie*

& . G%2.<

72g"i=

0.0061761022122412

724.181080.0724432.067=0.041psi

P%=

Renor a 1 'si 'or ser >aseoso est) OJ

15%0% alculo de la ca"da de 'resi(n en el anulo 4OoA

Po= Pa+ Pes

&atos 'ara calcular Pa A

-% De-=Di"o=3.068 2.38=0.688pulg.

-% 8=D e

Gsua saturadoa 2*01F% Se dis'one de tubos [ & 1$ 3Y? y 10 'ie de lon>itud% Laresistencia a la incrustaci(n del a'or de a>ua se considera des'reciable%CuW ti'o de intercambiador se requiere 'ara esta o'eraci(n y cu)les son suscaracter"sticas

0+,'alance t7r"ic);

' etanol a 1007F 60%9* 3


71/123

L0DT=90170

ln (90

170)=125.79

:+, Pr)4iedade# F#ica#;

ro'iedadeses'eci!icas

;tanol461007F

Za'or a>ua462217F

' 43tu/Lb%7F 0%92 0%$5J 0%85 0%012#r 0%001 ------

I 0%105 0%01*:5 $:%*5 0%0*9

+, Calcul) de A;

+= Q

UD TL=

3528000

75(125.79)=374pie2

El IC #er de Ca#c) ] %u=)++,

1+, Cur#) de l)# 5luid)#

Lado de uaA

tcP t 6 #0#-2*06$##7F

> agua / **'%UMl=

+, Caracter#tica# de l)# tu=)#;

[ gB& 1$ 3Y?

&060%#5BBa %60%1:9*5

&i60%58$BB &e60%:*#50BB

a% %60%29#8# L610'ie


72/123

.rre>lo D t615/19

8%= +

La=

374

10(0.19635)

Nt/00 tu=)#

omo se hace 'asar a'or de a>ua 'or los tubosA


73/123

%w=%+ hc

hc+h %(%(%) %w=100+

1500

1500+252.77(230100 ) %w=211.25

1calcula"o OJ

0+, 3alland) la cada de 4re#in en %U'OS;

P%=1

2(

& . G%2. L .n

5.22 .1010

.Di . s .:)

G%=3834.38

0.26787=14315.82 lb

h.pie2


74/123

8=D .G%

< =

(0.58412 )(14 315.82)0.01272.42

=22669

on @Keen la !i>% 29 5/+**

(=22.74pie

3

lb("ela%abla "e(apo) )

s=

1

22.74

62.5=0.0007

P%=1

2 (0.00022(14315.82 )2102

5.2210100.58412

0.00071 ) P%=0.25psi

Pes=n.V

2

2 g .

144

V= G%3600.

= 14315.8236000.036

=110.5pies

Pes=

2(110.5)2

232.70.036

144 =0.095psi

PT=0.25+0.095=0 .345psi


75/123

8=D e

Gs% 2: 5/**

P6=0.0022361197.11215.251

5.22 .10

100.5512

0.791.19

P6=1 .95psi


76/123

del casco son 9 y 10 'si res'ectiamente% La tem'eratura de salida dela>ua 'ermitida como m)ximo es de 120F%

Se 'uede considerar que la ca"da de 'resi(n tanto en el lado de los tuboscomo en el lado del casco es 'ro'orcional Z2 hi y ho son 'ro'orcionales

a Z0%8y Z0%5res'ectiamente 4 es la elocidad de !lujo en 'ie/s>%

&atos @t6#2 L619'ies 1==& 12 3Y?

.ceite mineral '60%$5 btu/lbF S60%825 u6#%*$c'

E2

t16 ## 7F

.ceite mineral

1 62007F 2 6 1007F

t26 1207F

P%=2.4

Ps=1.0

Uc=80b%u/h) . pie2 4

h i=ho

T1=8080F

T2=


77/123

A&PLIACION DE PLAN%A

FL


78/123


%U'O; Agua

CASCO; Aceite


1kk& 12 3Y?

&o61kk &i60%#52kk

.lt6 0%29180 .t6 0%$802:'ul>2

;ntoncesA

@t6 #2 n68

or lo tanto es de 'laca !ija

CALCULO DE Uc ;CALCULO DE Uc ;

ht6 hs


79/123


.& 6 4@t+4L%+4alt

.& 6 #2+0%29180+19

.& 6 *01%5:*9


Q=m.cp.T

C6 12000+0%$5+4200-100C65$00003


80/123


A3ORA ANALIZARE&OS PARA EL FLU$O &ASICO DE ACEI%EA3ORA ANALIZARE&OS PARA EL FLU$O &ASICO DE ACEI%E

&INERAL&INERAL

C6 m+c'+D

C6 18000+0%$5+4200-1007F

C6810000 3


81/123

Kdd _ Kdc

0%00$2 _ 0%005 @


82/123

ao3e e oleo6na

100000"/# +1=10F+2=110 F.44...44...44.44FF

Agua

t1=80F

t2=120F

0*+-;n un 'roceso de una 'lanta qu"mica se en!r"an 100000 lb/h de a'or deoleo!ina desde 1:0 a 110F %'ara el en!riamiento se em'lea a>ua de rio desde

80 hasta 120F%;n esta o'eraci(n se est) usando un intercambiador de calorde casco y tubos 1-94&,625]@t6229%;l d'to% de dise\o de 'lanta ha detectadoque la e!iciencia de la o'eraci(n no es la requerida4el a'or de oleo!ina no seen!r"a hasta la tem'eratura deseada%ara dar soluci(n a este 'roblema se'ide a usted inesti>ue la de!iciencia% on el !in de mejorar la e!iciencia solosu>iera usar un intercambiador *-12 que se halla dis'onible en la 'lanta4&,625]@t6228 tubos

a uales son las causas de la ine!iciencia de la o'eraci(n delintercambiador

b Se 'odr) usar el intercambiador *-12 en lu>ar del 1-9 en !ormasatis!actorio orque 4'ara esta 're>unta solo considere laso'eraciones tWrmicas del intercambiador y no las ca"das de 'resi(n

)lculos 'ara intercambiador de calor de caso y tubos *-12

&,625 @6228


83/123

Eallando las 'ro'iedades del a'or de oleo!ina y del a>ua a su tem'eratura'romedio que son de 1507F 1007F res'ectiamente%

ro'iedadeses'eci!icas

Za'or deoleo!ina

a>ua

'43tu/Lb%7F

0%$2 1

J 0%011 1%95r 0%001 0%002I 0%01* 0%*9* 0%25 92%$#

0+, 3aciend) el =alance t7r"ic) c)n re#4ect) al 6a4)r de )le5ina

Q=mai)e *pai)e T C6ma'or de oleo!ina+'+D

C6100000 lb/h+0%$2 3tu/Lb%7F+41:0-1107F

!/::'%UMua de rioLado del cascoA a'or de oleo!ina

:+, Caracter#tica# de l)# tu=)#; %a=la 0+0

1gB& 19 3Y?

&061BBa %60%29180

&i60%8#BB &e61%25000BB


84/123

10F

120F

70F

110F

80F

30F

a% %60%5:$$# L612'ie

.rre>lo D

1, Calcul) de L&D%

L&D%/

TL=7030

ln(70

30)=47 .21

7.- Hallamos la masa de agua

C6ma>ua+'+D

**90000 3ualb/h+13tu/Lb%7F+4120-807F

"agua / l=M% con Z] y la 'rom del a>ua hallamos y corre>imos 3t /00H+:1/0:+1 '%UMiendo el EtA

hT=10940.871 =952 hT=952

alculo del coe!iciente de 'el"cula en el casco Es]

D#/*:+*1 t6 5/$] [ &

*=5

41=0.25

C/+*1

23.25

5 9 e923.25

e/0:+1

as=23.250.2514

14454

=0.452pie2

Gs=100000

0.452=221239

lb

h. pie2 8=

(0.7212)2212390.0112.42

8=498660

;n la !i>% 28 con @Kehallamos $3/1

hs=500(0.013

0.72

12)(0.420.0112.42

0.013 )1

3

hs=103 BTU

h . pie2.

alculo del coe!iciente total de trans!erencia lim'io


86/123

1

UD=

1

93+0.003

UD=73

BTU

hpie2 .

Eallando el )rea de dise\oA

.d 6 228+0%29180+12

.d6#1#'ie2

&eterminando el ua hallamos y corre>imos 3t/ +:1/:1+'%UM


87/123

orri>iendo el EtA

hT=6360.87

1 =553 hT=553

alculo del coe!iciente de 'el"cula en el casco Es]

D#/*:+*1 t6 5/$] [ &

*=5

41=0.25

C/+*1

23.25

5 9 e923.25

e/0:+1

as=23.250.2514

14454

=0.452pie2

Gs=100000

0.452=221239

lb

h. pie2 8

=(0.7212)221239

0.0112.42

8=498660

;n la !i>% 28 con @Kehallamos $3/1

hs=500(0.013

0.72

12)(0.420.0112.42

0.013 )1

3

hs=103 BTU

h . pie2.

alculo del coe!iciente total de trans!erencia lim'io


88/123

1

UD=

1

89+0.003

UD=70 BTU

hpie2

.

Eallando el )rea de dise\oA

.d 6 229+0%29180+12

.d6#10'ie2

&eterminando el enerara un mayor tiem'o de residencia del !luido y'or consi>uiente una mayor trans!erencia de calor a 'esar de tener 'antallasm)s cortas%

a

on el 'aso del tiem'o se acu"ulan de4#it)#sobre las su'er!icies de

trans!erencia de calor de los intercambiadores que incrementan laresistencia tWrmica y hacen que disminuya la elocidad de trans!erenciade calor% ;l e!ecto neto de la acu"ulacin de de4#it)# #e cuanti5icamediante el llamado 5act)r de incru#tacin R5 que est) tabulado 'ara

los di!erentes !luidos% La acumulaci(n 'uede 'roducirse en la 'ared


89/123

interior en la exterior o en las dos simult)neamente lo cual se re!lejar)en el coe!iciente >lobal de trans!erenica de calor%

;s 'osible que la masa de !luido re!ri>erante en este caso el a>ua no

sea la cantidad requerida 'ara en!riar la corriente de a'or de oleo!ina%

;n un intercambiador de calor de doble tubo un !luido se en!r"a de *00 a2#57F calentando un !luido !rio de 100 a 2:07F% Si el !luido caliente esta enserie (mo ser"a la di!erencia erdadera de tem'eratura diidiendo lacorriente caliente enA 4a dos corrientes 'aralelas y 4b en tres corrientes'aralelas


90/123

+2=275F

t1=100F

+1=300F

+2=20F

275

100

175

300

210

0

Eaciendo que el !luido caliente este en serie 'ara hallar LR&

L0DT=(T1%2 )(T2%1)

ln ((T1%2 )(T2%1 )

)

=90175

ln(90

175)=127.8

Eaciendo que el !luido caliente alla en 2 corrientes 'aralelas entonces

el !luido !rio ira en serie%


91/123

ara la corriente !r"a en serie n] corrientes calientes en 'araleloA

P= {{T} rsub {1} - {t} rsub {2}} over {{T} rsub {1} - {t} rsub {1}}

1 = {n( {T} rsub {1-} {T} rsub {2} )} over {{t} rsub {2} - {t} rsub {1}}

P= {300-290} over {300-100} 1 = {2(300-275)} over {290-100}

P=0.05 K]60%29*

11 } ) log (1-!P} )} " {{1} over {n}} #!

1

n

10.05

2 =2.3

10.052 =2.3(

2

10.263) log [(10.263)( 10.05 )

1

2+0.263]

10.052 =1.4961 2=0.635


92/123

= %=2(T1 %1)

%=0.635(300100)

%=127

C)nclu#in;

La di!erencia de tem'eratura no cambiaria considerablemente ya que LR& es

12#%87F y el %=127

Eaciendo que el !luido caliente alla en * corrientes 'aralelas y que el!luido !rio este en serie

P= {300-290} over {300-100} 1 = {3(300-275)} over {290-100}

P=0.05 K]60%*:5

10.052 =2.3(

3

10.395) log [(10.395)( 10.05 )

1

3+0.395]

10.052 =3.5246 2=0.2695


93/123

= %=2(T1 %1)

%=0.2695 (300100 )=53.9

Se desea en!riar una meVcla >aseosa de 25#0 lb/hr de 12%8 lb/hr de

E*, y 2%$ lb/hr E*E desde 1$07F hasta 8*7F a 102 'sia% ara elen!riamiento se debe usar a>ua a ##7F Se dis'one de tubos de $] y de *] ,Scon numero de cedula $0%

Se 'ermite una ca"da de 'resi(n de 5'si en cada corriente% Se 'uede usar unintercambiador de doble tubo &e ser as" cuantas horquillas tendr"a el arre>lodel intercambiador


m+1+410$-##6 -4 2585.2lb

h0.2485

BTU

lb(83140 )

"/ 0:1+**1 l=M< de agua

Agua

77F 25852

lb/h

(ela

gaeoa

(ela

gaeo

a-

Agua


94/123


con el )nicos Ud B*,1

DL6

366

ln (36

6) 619%#$

AREA ES%I&ADO;

.6Q

UDT L 636618.065

BTU

h

26 BTU

h.pie2

16.74 6 8$%** 'ie2

Solentes r>)nicos


95/123

c' 0%81 0%018:

J 3tu / h%'ie2 7F 0%*58 0%01098

Klb/3pie 92%$ 0%$#

r

Fpiehr

Btu

.. 2

0%001 0%01

* Caracter#tica# de l)# tu=)#;

>: IPS tubos de 20'ies de lon>itud%

di/:+ d)/:+1

>i/+*0 at/H+: 4ulg*

Di/+* D)/+1

a)/:+0 4ulg* alt/+0H4ie*M4ie

De/0+0 D"/:+*


&ga#e#/2585+2 lb/h &agua/1*59+2* lb/h

,Lad) del tu=) interi)r;>ases

,Lad) del Anill);.>ua

Calcul) del C)e5iciente de tran#5erencia en el tu=) interi)r B"e_cla ga#e)#a;

hi 6 Hh 4k

"i + 4cp#

k 1/* + 4#

#$ 0%1$

di 6 *%098 'ul>adas + pie12pulg


96/123

I 6 0%01098 3< /'ie 7F'% 6 0%2$85 3


97/123

hi 6 5:0 4

0.01068

3.068

12 + 4

0.24850.04570.01068 1/*+ 4

#

#$ 0%1$

hi 6 25%19 3tu/hr +'ie2 +7F

ht 6 25%19+3.068

3.5 622%05

adas +pie

12pulg

I 6 0%*58 3< /'ie 7F'% 6 1 3


98/123

?a 6

1356.225 Lb

ho)aaguac)u"a

3.14pulga"a2(

pie2

(12pulg )2)

6 921:9%*1 Lb/hr +'ie2

@re 6( 1.1412 pies)(62196.31Lb /ho)pie2)

1.9602lb /pie ho)a

@re 6 *01$%*1 *01$

Hh 6 12%8 4en cura de trans!erencia de calor lado de los tubos en la !i>2$

ho 6 Hh 4k

De + 4cp#

k 1/* + 4#

#$ 0%1$

ho 6 12%8 4

0.358

1.14

12 + 4

11.96020.3.58 1/* + 4

#

#$ 0%1$


99/123

1

UD 61

U* M Kd 61

17.51 M 0%01

Kd 60%01 M 0%0016 0%011

UD / 0+ Q 01 '%UMida .6 L+alt


100/123

.6 190'ie + 0%:1#pies

2

pie

A/ 0+H* 4ie#*


O t 6&2LT

72g,"i

?t 650$$2%:*Lb/hr +'ie2

, 6 0%$# Lb/'ie*

L 6190 'ies

di 6 *%098 'ul>adas +pie

12pulg

> 6 $%18 +108 'ies/hr2

NRe / 281:99%*2

! 6 0%00*5 M0.264

(281966.32)0.42 60%00$:

O t 6

50442.93

(0.0049)( 2)160

(72)(4.18108 )(0.47 )( 3.068112

)

60%55 'sia

Pt / +11 1 4#ia B)



101/123

O . 6 O a M O es


O a 6&Ga2LT

72g,De-

De- 6 &i - do 6 4$%029 P *%5 'ul> 6 0%529

'ul>adas

@re 6De Ga

#

@re 6(0.526pulgpie12pulg)(62196.31Lb/ho)pie 2)

1.9602Lb/pieho)a

Nre / 0:+0

! 6 0%00*5 M0.264

(1390.81)0.42 6 0%0191

O a 6

62196.31

21600.0161

O a 6 0%12 'sia

O es 6n(2

2.g + ,

144 ( 6Ga

3600,/ 'ies /se>


102/123

n 6 nQmero de horquillas

>B 6 *2%1# 'ies /se>2

( 6

360062.4Lb/h

62196.31Lb

h)pie 2

6 0%28 'ies /se>

O es 64(0.28pies/ seg)2

232.17pies /seg2 + 62.4Lb/pie3

144 6 0%0021 'sia

O . 6 O a M O es 6 0%12 'sia M 0%0021'sia

PA / +0**0 4#ia 1 4#ia B)+

R4ta; Si se 'uede usar un intercambiador de doble tubo de $+*],S el arre>lo del intercambiador tendr"ahorquillas%


103/123

0ara en!riar 1$0000 lb/hr de extracto but"lico desde 88F hasta $1F se

tiene una soluci(n de cloruro de calcio a 2$%8F que 'uede calentarse hasta$1F% ara realiVar tal o'eraci(n se quiere dise\ar y construir unintercambiador de calor y 'ara ello se cuenta con tubos de */$ & 193Y? 8 'ies de lon>itud y de acero inoxidable *0$% Las 'ro'iedades !"sicasde los !luidos sonA

E>tract) =utlic) +1F Cl)rur) de calci) :*+F

' 0%59 0%98 3tu/lb%F

*%# 5%1 c'I 0%0:9 0%*2 3tu/hr%'ie%F

r 0%001 0%00*5

loruro de calcio

t16 2$%8 7F

estracto but"lico

1 6887F 2 6 $17F

1$0000 Lb/hr

t26 $17F

CALCULO DEL CALOR NECESARIO

C6 m+c'+D

C6 1$0000+0%59+4$#7F

C6*98$800 3


104/123

DISE8O RAPIDO

;stimac% de


105/123

Cal)rE#4ec5ic)

0%59 0%98

Vi#c)#idad *%#+2%$2 5%1+2%$2


0%0:9 0%*2

r 0%001 0%00*5

CURSO DE LOS FLUIDOS%U'O; cl)rur) de calci)

CASCO; e>tract) =utlic)

CURSO SUPUES%O

,ntercambiador de casco y tubo de [BB de di)metro

3Y?619

t615/19

asos de 41-$


[[ E-%ERNOE-%ERNO ;; 0%#5 ==0%#5 ==

[[ IN%ERNOIN%ERNO ;; 0%92==0%92==

'G ;'G ; 1919

atat ;; 0%1:9*5 'ul>0%1:9*5 'ul>22

altalt ;; 0%*:2#0 'ie0%*:2#0 'ie22/'ie/'ie

[[ E!UIVALEN%EE!UIVALEN%E A 0%:*#A 0%:*#

;S &;FL; A 12 ;S &;FL; A 12

ES%I&ADO DEL NU&ERO DE %U'OS


106/123


?t61#0*599%$89 lb/pie2F

HT CORREGIDO

Ht=442*di/do=442*0.62/0.75


107/123

Ht=365

CALCULO DE 3S ;

C=0.375- 0.75= 0.1875



108/123

CALCULO DE UD ;


.& 6 4@t+4L%+4alt

.& 6 908+0%2:*#+8

.& 6 1$28%59

1=T1T2%2%1

1=30010010085

1=13.33


109/123

6=%2%1T1%1

6=1008530085

6=0.07

U 9 U: 84 9 0.12 O CU;asoil de ** ., que 'asa cerca de latorre a 5*0F dis'onible en cantidades relatiamente ilimitadas %&ebido a queel costo de bombeo de >asoil !r"o es 'rohibitio la tem'eratura de >asoil delintercambiador de re>reso a la l"nea no deber) ser menor de *00F%

Se dis'one de un intercambiador 1-2 de 25 'ul>adas &i con 252 tubos de 1'ul>ada de &; 1* 3Y? y 19B0BBlar>o arre>lados es seis 'asos en arre>lotrian>ular de 1 ] de 'aso%

Los de!lectores de la coraVa est)n es'aciados a 5 'ul>adas de los centros %Se

'ermite una ca"da de 'resi(n de 10 lb/'ul>2 en el >asoil y de 15 lb/'ul> en lal"nea de alimentaci(n%


110/123

Ser) el intercambiador ace'table si se lim'ia% Si es as" cu)l ser) el !actor deobstrucci(n%

ara el >asoil las iscosidades son 0%$ centi'oises a 5*0F y 0%#centi'oises a *00F% ara el crudo las iscosidades son 0%:

centi'oises a 285F y 2%1 centi'oises a 1#0F 4inter'(lese F senti'oises en un 'a'el lo>ar"tmico%

t16 5*07F

?asoil **7.,

.ceite crudo

1 61#07F 2 6 2857F

t26 *007F

CALCULO DE LAS %E&PERA%URAS CALORICAS

E u rag, :' t'%'ratura :' 230F 34 A? ' '' ' a fgura 17

' @

@C=0.40 F=0.451


111/123

PROPIEDADES FSICAS

PROPIEDADES

FSICAS UNIDADES

ACEI%E CRUDO:02API

GASOIL::2API

Cal)rE#4ec5ic)

0%515 0%9*5

Vi#c)#idad 1%::9 0%55$


0%0#55 0%0#0

r 0%00* 0%002

Densidad 0%81+92%$ 0%#9+92%$

DISE8O RAPIDO

;stimac% de


112/123


%U'O; aceite crud)

CASCO; Ga#)il

CARAC%ERIS%ICAS DEL IN%ERCA&'IADOR DE CALOR

CORAZA

&s6 25'ul>

36 es'acio de los de!lectores6 5kk

asosA 1

%U'OS

@7 de tubos 6 252 lon>itud 6 19kk

t6 1kk 3Y?6 1 kk 'asosA 9


Q=m.cp.T

C6 1$:000+0%515+4285-1#0

C6882$525 3


113/123

6=%2%1T1%1

6=1008530085

Ft6 0%85 6=0.07


?t6::1*51 lb/pie2F

HT CORREGIDO

Ht=186.5*di/do=186.5*0.81/1

Ht=151.065


114/123

CALCULO DE 3S ;

C=1.25- 1= 0.25



115/123

CALCULO DE UD ;


.& 6 4@t+4L%+4alt

.& 6 252+0%29180+19

.& 6 1055%5#




116/123

CALCULO DE DE PRESI@N DE RE%ORNO;

CALCULO DE DE PRESI@N EN EL CASCO;


117/123


118/123

PRO'LE&AS PROPUES%OS DE CONDENSACION

+, Se in>resa 5#000 lb/hr de hexano casi 'uro a la coraVa de un condensadorertical 1-2 a 5'si> y 2207F% ;l ran>o de condensaci(n es de 1## a 1#07F aesta tem'eratura se en"a al almacenaje% ;l a>ua de en!riamiento es usada

entre :0 y 1207F% Se dis'one de un condensador de *1] de &, 950 tubos de[] 193Y? 19B de lar>o $ 'asos en los tubos con arre>lo trian>ular de 1]% Losde!lectores se encuentran a 18]% alcule la di!erencia erdadera detem'eratura el !actor de obstrucci(n y las ca"das de 'resi(n%

0+ 'alance de cal)r

3e>an) en el de#)=recalenta"ient)4'60%$5$ 3tu/lb 7F a 1:8%5 7F

!06 5#000+0%$5$+4220 - 1##61112#5$ 3tu/hr

C)nden#acin

;ntal'ia hexano a'or a 1:%# 'sia y 1##7F 6*$0 3tu/hr

;ntal'ia hexano liquido a 1:%# 'sia y 1#07F 6185 3tu/hr

!*6 5#000+4*$0 - 185688*5000 3tu/hr

!%6C1M C26 ::$##5$ 3tu/hr

"3*O6 C

/'+D 6 ::$##5$/41+4120 P :0 6 **15:1%8 lb/hr.tagua6 88*5000/41+ **15:1%8 6 29%9$ 7F en la c)nden#acin

*+ .t 'alancead) B4aralel),c)nden#ad)r 6ertical

&esobrecalentamiento

4Dtd6:9%2 7F

C)nden#acin

4Dtc 695%$ 7F

Eallando la di!erencia erdadera de tem'eratura

.t / !%M B!0M4Dtd M !*M4Dtc

Fluidoaliente

Fluido !rio &i!erencia

200 7F :0 7F 110 7F1## 7F :*%*9 7F 8*%9$ 7F

Fluidoaliente

Fluido !rio &i!erencia

1## 7F :*%*9 7F 8*%9$ 7F1#0 7F 120 7F 50 7F


119/123

.t / ::$##5$MBB1112#5$M:9%2 M 488*5000M95%$ 6 H+ 2F f+r4ta

:+ Caracter#tica# del interca"=iad)r+

i'o A &e caso y tubo 1-$

ubos A [] &T 19 3Y?

Lon>itud A 19B

@umero de tubos A 950

&istancia entre centros A t 6 15/19]

.rre>lo A rian>ular

antallas A Fijas al 25X

.rea transersal A 0%*01:1 'ul>2

.rea lateral lon>itudinal A 0%1:9*5 'ie2/'ie

&i)metro interno A 0%92]

@umero de 'asos en los tubos A n 6 $

&s 6 *1] e 6 18]

c 6 t P &; 61 P 0%#5 60%25]

omo el ran>o de tem'eraturas es menor o i>ual a :*F elintercambiador es de 'laca !ija%

+ Cur#) de l)# 5luid)#

ascoA hexano

ubosA a>ua blanda

1+ Fluid) caliente; ca#c) Ban)

De#)=recalenta"ient)

as6 &s x c x e / 41$$ x t

as6 *1 x 0%25 x 18 / 41$$ x 1 6 0%0%:98#5 'ie2

?s 6 ms/ as6 5#000 lb/hr / 0%:98#5 'ie26 588*8%#1 lb/hr%'ie2

. tem'eratura 1:8%5 7F 4hexano

J 6 0%01:1 lb/hr%'ie


120/123

&e 6 0%#*] !i> 428

f 6 0%010* btu/hr%'ie%F

Kes6 &ex?s/!6 40%#*/12 'ie x 588*8%#1 lb/hr%'ie2/0%01:1 lb/hr%'ie

Kes6 18#$00%8 HE 6295 !i> 428Eallando ho 6$2%$ btu/hr%'ie2%F

+ Fluid) 5ri); tu=)#Bagua

at6 @t x atB / 1$$ x n 6 950 x 0%*01:1 'ul>2/ 1$$ x $ 6 0%*$1 'ie2

?t 6 mt/at64**15:1%8 lb/hr/0%*$1 'ie26:#2$0:%:# lb/hr%'ie2

Z 6 ?t / *900 x 6 :#2$0:%:# lb/hr%'ie2/ *900 x 92%$ lb/'ie*

Z 6 $%** 'ie/se>

or tratarse de a>ua recurrimos a la !i>ura 25 del manual 'ara hallar elalor de hi en !unci(n de la elocidad 4'ie/se>%%

hi 6 11*0 btu/ hr%'ie2F

ht6 hi x &i / &

ht6 11*0 btu/ hr%'ie2F x 0%92] / 0%#5]

ht6 :*$ btu/ hr%'ie2F

H+ C)e5iciente t)tal li"4i) Ud de de#)=recalenta"ient)


121/123

t 6 4:0M120/2 6105 7F

t6 t M4ho+4t P t/4ho M ht

t! 6 4tMt/2

1 su'onemos un ho 6110entonces reem'laVando la t! 6 1$* 7F

I!6 0%0##:

J!60%5599

s!60%99

ho4J!2/4I!*%4 s!+92%$2%>41/*61%54$+?o/J!4-1/*

Kesultando ho 610$

or lo tanto consideramos ht6 ho 6 105

0+C)e5iciente t)tal li"4i) Uc de c)nden#aci)n


122/123


123/123

Keem'laVando alores

DS6 40%00122 x 588*8%#12x 4*1/12 x1%##/ 4 5%22x1010x 40%#*/12 x *%2x 1

DS6 0%002 'si%

C)nden#acin

@ M1 612 + Lc/e612+1*%*$$/18 68%8:9

. 1#*%5 7F

!60%018*:

s!60%99

Kes6 &ex?s/!6 40%#*/12 'ie x 588*8%#1 lb/hr%'ie2/0%018*: lb/hr%'ie

Kes6 1:$915

&e acuerdo con la !i>ura 2: del manualA ! 6 0%00125

DS6 1 x ! x ?s2x &s x 4@M1 / 42 x 5%22 x 1010x &e x s

Keem'laVando alores

DS6 41x0%00125x588*8%#12 x 4*1/12 x8%8:9/ 42x5%22x1010x 40%#*/12 x0%99

D 0 02$ i

166474259 Ejercicios Resueltos de Int de Calor 1

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