CAPITULO N04

INTERCAMBIADOR DE CALOR DE ENVOLVENTE Y TUBOS (CORAZA Y TUBO, DE CASCO Y TUBOS)

INTERCAMBIADOR DE CALOR DE ENVOLVENTE Y TUBOS (CORAZA Y TUBO, DE CASCO Y TUBOS)

PROBLEMA 02 Una solucin de 50 000 kg/h de dietanolamina o ms conocido como DEA, a 127 se debe enfriar hasta 79 por medio de agua que entra a 32 y sale a 46. Disee un intercambiador de calor para este propsito, si se usan tubos de 16 pies de largos de 1 de dimetro y calibre 14 BWG. Por necesidades de mantenimiento se debe utilizar un arreglo cuadrado con espaciamiento de 1 . Los tubos sern de acero al carbn.SOLUCIN:1. ESQUEMA

1. PLANTEAMIENTO

1. BALANCE DE CALOR

El calor que gana uno lo pierde el otro.

1. CLCULOS

1. BALANCE DE CALOR PARA DEA

Flujo de calor perdido para la DEA

Flujo de agua

Calor perdido por la DEA

Calor encontrado para el AguaTomar el Cp promedio entre Tc3 y Tc446 y 32 C

1. DIFERENCIA DE TEMPERATURA:

Transferencia de Calor DONALD KERN

TTc1=127C

Dietanolamina

T1

Tf2=46C

TC2=79CT

T2

Tf1=32CAgua

L

En donde:

Para un intercambiador 1-2 (de un paso por dos) se obtiene 0,97 aproximadamente. (Donal Q. Kern Procesos de transferencia de calor)

Y

1. REA

Si el agua va por el interior de los tubos y usamos una velocidad de diseo de aproximadamente de 1,5 m/s (teora) sugerida en la teora.Vase el apndice XLV (Datos sobre tubos para intercambiador de calor)Para 1 di=0,84

Del Apndice XLV tendremos:

Dimetro exterior del tubo en pulgadasBWGBirmingham Wire GaugeEspesor de la pared en pulgadasDimetro interno en pulgadasrea de flujo en pulgadas2rea superficial en ft2

ExternaInterna

1

891011121314151617180.1650.1480.1340.1200.1090.0950.0830.0720.0650.0580.0490.6700.7040.7320.7600.7820.8100.8340.8560.8700.8840.9020.3550.3890.4210.4550.4790.5150.5460.5760.5940.6130.6390.2618

0.17540.18430.19160.19900.20480.21210.21850.22410.22770.23140.2361

Flujo por los tubos:

Dimetro interno

rea del tubo para el flujo:

Dimetro externo

rea superficial externaVer (Apndice XLV)

Dimetro exterior del tubo en pulgadasBWGBirmingham Wire GaugeEspesor de la pared en pulgadasDimetro interno en pulgadasrea de flujo en pulgadas2rea superficial en ft2

ExternaInterna

1

891011121314151617180.1650.1480.1340.1200.1090.0950.0850.0720.0650.0580.0490.6700.7040.7320.7600.7820.8100.8340.8560.8700.8840.9020.3550.3890.4210.4550.4790.5150.5460.5760.5940.6130.6390.2618

0.17540.18430.19160.19900.20480.21210.21850.22410.22770.23140.2361

Se calcula la temperatura del agua para calcular con ello sus propiedades fsicasFlujo de aguaBuscar una correlacin para calcular la densidad con T

Nmero necesario de tubos para el flujo:

VER TUBOS DE DOS PASOS EN YOTUBEIntercambiador 1x2 (1 por el lado del casco y 2 por el lado del tubo #horquillas)rea de transferencia de calor:

(Se agregan Mamparas para que el fluido tenga tiempo de residencia, distancia entre tubos = pitch)En transferencia de calor las mamparas sirven para que haya una buena transferencia de calor Aumentar diagrama de mamparas y pitchDel apndice LIII. pg. 571 (Valiente Barderas) buscar 2 pasos 166 y a la izquierda tenemos para con arreglo cuadrado y , 2 pasos y 166 tubos, se obtiene con Diametro Interno de la coraza o casco en pulgadas = 21 pulgadas.APENDICE LIIIDimetro externo de 1 plg en arreglo cuadrado con distancia entre ejes de 1 de plg

Dimetro interno de la corazaplg

1-pasos2-pasos4-pasos6-pasos8-pasos

81012131517192123213248618111213817721316324556761121321662081426405268961281581922438486890122152184

36446482116148184

Tambin en la teora:

1. COEFICIENTE DE PELCULA INTERNO:

Para el agua

donde:

donde

Calculamos el nmero Prandtl

Luego en la pagina 156 para flujo turbulento (Transferencia de calor por conveccin forzada, flujo turbulento, para calentamiento)

1. COEFICIENTE EXTERNO,

Para la DEA

;

Distancia entre mamparas o deflectores

Dimetro de la coraza o casco

CPT

rea que no considera la tubera

Distancia entre tubosDistancia entre mamparasDimetro de la coraza

Dimetro equivalente del lado de la envolvente

Arreglo cuadrangular

Con corte segmentado del 25% (Disponibles)

rea de flujo al lado del envolvente

Evaluamos solo cuando se tenga un lquido y un vapor; para nuestro caso tratamos con dos lquidos por lo tanto

1. INCRUSTACIONES (SUCIEDAD)Ver Apndice LI pgina 567

Factor de ensuciamientoOResistencia trmica de los depsitos e incrustaciones en los tubos

Factor de ensuciamientooResistencia trmica de los depsitos e incrustaciones en los tubos

Agua (a 1m/s y temperatura menores a 50C)DestiladaMarAgua de ro claraAgua de torre de enfriamiento sin ratasAgua de torre de enfriamiento tratadaAgua tratada para calderasAgua duraAgua de ro lodosa1.02 (10-4)1.02 (10-3)2.45 (10-4)6.76 (10-4)3 (10-4)3 (10-4)6.76 (10-4)6.14 (10-4)

Vapor de agua

Libre de aceitesProveniente de mquina6.14 (10-5)2.04 (10-4)

Lquidos

DowthermSalmuerasOrgnicosAceites combustiblesAlquitranesDretanolamina y monoetanolamina1.43 (10-3)3.07 (10-4)2.04 (10-4)12.29 (10-4)20.49 (10-4)1.45 (10-3)

Gases

AireVapores de solventesVapores refrigerantes3.07 a 6 (10-4)1.63 (10-4)3.5 (10-4)

Buscara agua dura

1. COEFICIENTE TOTAL

Donde:

1. NUEVA REA

Donde 0,97 es el factor de correccin.