9.- Se desea enfriar una mezcla gaseosa de 2570 lb/hr de CO, 12.8 lb/hr de CH3I, y 2.4 lb/hr CH3COOH, desde 140F hasta 83F a 102 psia. Para el enfriamiento se debe usar agua a 77F Se dispone de tubos de 4 y de 3 IPS con nmero de cdula 40. Se permite una cada de presin de 5 psi en cada corriente. Se puede usar un intercambiador de doble tubo? De ser as, cuntas horquillas tendra el arreglo del intercambiador?Agua77FMezcla gaseosa2585.2 lb/h

140FMezcla gaseosa83FIC

Agua104F

m * cp*t= m * cp * tm * 1 * (104-77) = - (2585.2 lb/h*0.2485 BTU/lbF * (83-140)Fm= 1356.225 lb/h de agua

104F

104F________

36F83F

77F_______ 6FAgua

M. gaseosa

Hallamos variacin de temperatura media logartmica y luego determinamos el rea con el Ud. supuesto: 26 (tabla 1.4-manual de intercambiadores de calor para solventes orgnicos Ud (2-50))

rea Estimado

Solventes Orgnicos UD(2-50)

Por lo tanto:

84.33 < 100 indicador que si es de Doble Tubo

ESTIMAMOS PROPIEDADES FISICAS

1.- propiedades fsicas a temperatura promedio

PROPIEDADESAGUA 90.5 FMEZCLA GASEOSA111.5 F

Cp. Btu /lb F10.2485

: cp0.810.0189

K: Btu /h. F0.3580.01068

: Lb / 62.40.47

r : 0.0010.01

2.- caractersticas de los tubos4x3 IPS, tubos de 20 pies de longituddi= 3.068 do=3.5xi=0.216 at=7.38 Di=4.026 Do=4.5ao= 3.14 alt=0.917 De = 1.14 Dm=3.284

3.- curso de los fluidos M gases= 2585.2 lb/h M agua=1356.23 lb/h

Lado del tubo interior: gasesLado del Anulo: Agua

4.- CLCULO DEL COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA EN EL TUBO INTERIOR (MEZCLA GASEOSA)

hi = Jh () * () 1/3 * ()0.14

di = 3.068 pulgadas *k = 0.01068 BTU /pie FCp. = 0.2485 BTU/Lb F = 0.0189 centipoise Jh = necesito el nmero de Reynols

Clculo del nmero de Reinols

Nre = = 0.0457 Lb /pie hora di = 3.068pulgadas *

Gt = =

Gt = = 50442.93 Lb/hr *pie2

Nre = Nre = 281966.32 281966

Jh = 590 (en curva de transferencia de calor lado de los tubos en la fig24)

hi = Jh () * () 1/3 * ()0.14 =1 hi = 590 ( ) * ()1/3 * ()0.14 hi = 25.16 Btu/hr *pie2 *F ht = 25.16* =22.05 ht = 22.05 Btu/hr *pie2 *F

5) CLCULO DEL COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA EN EL ANULO (AGUA):

ho = Jh () * () 1/3 * ()0.14

De = 1.14 pulgadas *k = 0.358 BTU /pie FCp. = 1 BTU/Lb F = 0.81 centipoise Jh = necesito el nmero de Reynols

Clculo del nmero de Reinols

Nre =

= 1.9602 Lb /pie hora De = 1.14pulgadas *

Ga = =

Ga = = 62196.31 Lb/hr *pie2

Nre = Nre = 3014.31 3014

Jh = 12.8 (en curva de transferencia de calor lado de los tubos en la fig24)

ho = Jh () * () 1/3 * ()0.14 ho = 12.8 ( ) * () 1/3 * ()0.14

ho = 85 BTU/hr *pie2 *F

6) CALCULO DEL COEFICIENTE TOTAL DE TRANSFERENCIA( LIMPIO):

Uc = =

Uc = 17.51 BTU/h *pie2 *F

7) CALCULO DEL COEFICIENTE TOTAL DE DISEO (SUCIO):

= + Rd = + 0.01

Rd =0.01 + 0.001 = 0.011 UD = 14.68 15 BTU/hr. *pie2 *F

8) CALCULO DEL REA DE TRANSFERENCIA:

A = = = 145.8

A = 145.8pies2 < 200pies2

9) Calculo de Longitud total del intercambiador:

L= =

L = LT = 159 pies

10) Calculo del N de Horquillas:

NH = = =3.975 4 horquillas

rectificamos el LT = NH * L = 4 * 20 * 2 LT = 160 pies

rea corregida A= LT *alt A= 160pie * 0.917

A= 146.72 pies2

11) Clculo de la cada de presin en el lado del tubo interior, psia:

Pt =

Gt =50442.93Lb/hr *pie2 = 0.47 Lb/pie3 LT =160 pies di = 3.068 pulgadas * g = 4.18 *108 pies/hr2 NRe = 281966.32 f = 0.0035 + =0.0049 Pt = =0.55 psia Pt = 0.55 < 5 psia (ok)

12) Calculo de la cada de presin en el lado del tubo exterior o anulo

PA = Pa + Pes

Pa = = Di - do = (4.026 3.5) pulg = 0.526 pulgadas

Nre = Nre = Nre = 1390.81

f = 0.0035 + = 0.0161 Pa = Pa = 0.12 psia

Pes = * = pies /seg

n = nmero de horquillas

g = 32.17 pies /seg2

= = 0.28 pies /seg

Pes = * = 0.0021 psia PA = Pa + Pes = 0.12 psia + 0.0021psia PA = 0.1221 psia < 5 psia (ok).

Rpta: Si se puede usar un intercambiador de doble tubo de 4*3 IPS, el arreglo del intercambiador tendra 4 horquillas.