Download - EJEMPLO DE CALCULO DE EVAPORADORES
DISEÑO DE EVAPORADOR MULTIPLE EFECTO DE PELICULA DESCENDENTE
Ing. Quimico:Rafael H. Villarruel Mayoral e-mail [email protected]
Primavera 2012
[Abstract: En el documento presentamos la secuencia de cálculo para un Evaporador cuádruple Efecto y Película Descendente, con las siguientes consideraciones: En el balance de áreas, balance de materiales y energía nos auxiliamos de herramientas de cálculo de Excel. En los cálculos de Intercambiadores de Calor y Tuberías usamos software gratuito en línea. Los coeficientes de transmisión de calor fueron proporcionados por el usuario. Las velocidades terminales en los cuerpos de evaporación fueron calculadas, sin embargo se omitieron los cálculos ya que todas las velocidades se encuentran dentro de lo recomendado.]
2
Diseño de un Evaporador Cuádruple Efecto.
El equipo está diseñado para evaporar el 80% del agua contenida en
la mezcla, con una alimentación de 15,000 Kg/HR a una temperatura
de 25 °C y 3% de sólidos totales, se utiliza vapor saturado a
1.36atma.
El sistema consta de un pre calentador alimentado con vapor de la
misma fuente, evaporador, condensador y equipo de vacío.
Balance de materiales:
Sea A = alimentación en Kg/hr
E = agua evaporada Kg/hr
P = producto en Kg/hr
XA = concentración de la alimentación Kg de ss/kg
XP = concentración en el producto kg ss/kg
A = 15,000 Kg/hr
XA= 0.03
E = A*(1-XA)*0.80 = (15,000)*(1-0.03)*0.80= 11,640 kg/hr
A = E+P ;
P = A-E = 15,000 – 11,640 = 3,360 kg/hr
XP= (A*XA)/P = ((15,000)*(0.03))/3,360 = 0.1339 = 13.39%
EVAPORADOR MULTIPLE EFECTO EN CORRIENTE DIRECTA:
Cálculo del Precalentador: Datos:
Corriente Flujo
kg/hr
Presión
at
Temperatura
inicial °C
Temperatura
final °C H
KCal/Kg
CP a 35°C Kcal/kg°C
Densidad
Kg/cc
Alimento 15,000 na 25 88 63.0 0.9982 0.984
Vapor 1,773 1.36 109 109 533 0.5964 0.000801
Calor necesario:
Q=WCP(T2-T1)= (15,000)Kg/hr(0.9882)Kcal/Kg°C(88-25)°C=933,849.0 Kcal/hr =
3,705,810 Btu/hr
Otro método:
Q=W H = (15,000)Kg/hr(63)Kcal/Kg=945,000 Kcal/hr = 3,750,063Btu/hr
Vapor vivo al calentador WV =Q/ H = (945,000)/(533)=1,773 Kg/hr
E
A
XA XP
P
3
Short-Cut Exchanger Sizing Calculation
Precalentador
Cold Temp in 25 °C Cold Temp out 88 °C
Hot Temp in 109 °C Hot Temp out 109 °C
Duty 945,000 Kcal/hr Heat coefficient 1,600 Kcal/hrm2°C
Surface area 13.0 M2
13.0 m2 = 140 ft
2
Tubos diámetro = ¾ pg = 0.0195 m, pith cuadrado de 1 pg, longitud = 3 ft = 0.9144
Ac/t = (3.1416)*(0.01905)*(0.9144) = 0.05472 mt2
NTt = AT/Act = 13.0/0.05472= 238 tubos , factor de corrección = 30% NTt= 238*1.30 =308 tubos
Cambiador de 2 pasos en tubos y un paso en la coraza.
Diámetro de la Coraza = 21 ½ pulgadas , 315 tubos.
Condensador
Agua de Enfriamiento:
V4= 2900 kg/hr
TeV4=55 °C
TsV4=45 °C
HV4= 621 kcal/kj
hV4= 55 kcal/kg
Calor intercambiado kcal/Hr = )
44(*
44 hVHsVVQV = (2,900)(621-55)=1,641,400=kcal/hr
T0= 25 °C
TF = 45 °C
CPagua enfr 35 C = 0.9984 kcal /kg °C
= 62.11 Lbs/ft3 = 994 kg/m3
W = )
0(*
4
TT FC p
QVW aguaenfr =(1,641,400)/((0.9983)(45-25))=82,210 kg/hr
Wagua=(82,210)/(994)=82.7 m3/hr =4.4029*82.7= 363 gpm
Cálculo del Condensador:
Flujo de vapor =2,900 kg/hr
Presión = 0.16 at = -20 inch Hg manométricas.=4.78 inch de Hg
Hv=2,601 KJ/kg =621 Kcal/kg =1,118 Btu/lb
hL= 232 KJ/kg = 55 Kcal/kg =100 Btu/lb
H= 2,601 – 232 =2,369 KJ/kg = 566 Kcal/kg =1,018 Btu/kg
TeV4= 55 °C= 131 °F
TsV4= 45 °C = 113 °F
Agua de Enfriamiento:
Tentrada=25 °C =77°F
Tsalida=45 °C = 113°F
4
)44
(*44 hVHsVVQV
= 1,641,400 Kcal/hr =6,513,601Btu/hr
DT1=Tce-Tfs=55-45=10 C
DT2=Tcs-Tfe=45-25=20 C
T
T
T
T
T ml
2
1ln
2
1
= 4.14
6931.0
10
5.0ln
10
20
10ln
2010
)2545
)4555ln
)2545()4555(
(
(Tml
C
U=219 Btu/hr°Fft2 =1,074 Kcal/hrm
2°C
mT mL
U
QVA
2106
4.14*074,1
400,641,1
*
4=1,141 ft2
Cold Temp in 25 °C Cold Temp out 45 °C
Hot Temp in 45 °C Hot Temp out 55 °C
Duty 1,641,400 Kcal/hr Heat coeficient 1074 Kcal/hrm2°C
Surface area 110 M2 1,184 Ft
2
Diámetro del tubo = 1pg = 0.0254 mts
Longitud = 10 ft 0 3.04 mts
Pitch 1 ¼ pg cuadrado Pasos = 2
Act = (3.1416)*(0.0254)*(3.04) = 0.2426 mt2
Número total de tubos: NT = AT/Act =1,184/0.2426 = 453 tubos
Diámetro de la Coraza = 33 in
Tubos disponibles = 479
5
Datos: Número de Efectos 4 Presión del Vapor 1.36 at Evaporación 80%
Alimentación 15,000 kg/hr Temperatura 109 C U 1,710
Temperatura 88 C Presión 4o efecto 0.16 at
Concentración 3.0% % ss Temperatura 55 C
V1 2,650 kg/hr V2 3,150 kg/hr V3 2,950 kg/hr V4 2,900 Al Condensador
No de Efectos HV1 637 kcal/kg HV2 632 kcal/kg HV3 627 kcal/kg HV4 621
4 TV1 95.3 TV2 81.9 TV3 68.7
wV 2,971 kg/hr wa 15,000 kg/hr wc1 12,350 kg/hr wc2 9,200 kg/hr wc3 6,250 kg/hr
Xa 3.0% %ss hc1 96 kcal/kg hc2 82.0 kcal/kg hc3 69 kcal/kg
HV 642 kcal/kg ha 86 kcal/kg xc1 3.64% %ss xc2 0.049 %ss xc3 0.072 %ss
Cpw 0.5064 kcal/kgC Ta 88 C pa 0.50 at p2 0.29 at p3 0.16 at
pV 1.36 at T1 82 C T3 68.65 C T3 68.65 C
TV 109 C wc1 12,350 kg/hr wc2 9,200 kg/hr wc3 6,250 kg/hr wc4 3,360 kg/hr
p4 0.16 at wV 2,971 hc1 96 kcal/kg wV 2,650 hc2 82.0 kcal/kg wV 3,150 hc3 69 kcal/kg wV 2,950 hc4 55 kcal/kg
T4 55 C hV 109 xc1 3.64% %ss hV 96 xc2 4.89% %ss hV 82 xc3 7.20% %ss hV 69 xc4 13.39% %ss
Producto= 3,360 kg/hr p1 0.85 atm p 0.85 p2 0.50 at p 0.50 p3 0.29 at p 0.29 p4 0.16 at
xA= 3.0% %ss T1 95.3 C T 95.3 T2 81.9 C T 81.9 T3 68.7 C T 68.65 T4 55.3 C
xP= 13.39% Cpl 0.7414 kcal/kgC
Agua Evaporada Requerida= = 11,640 kg/hr 11,650
% de Evaporación 80%
V1=V2=V3=V4= 2,910 kg/hr
Qmedio
Q1= 1,583,650 kcal/hr Q2= 1,559,600 kcal/hr Q3= 1,526,500 kcal/hr Q4= 1,554,450 kcal/hr 1,556,050
wV1= 2,971 kg wV2= 2,883 kg wV3= 2,775 kg wV4= 2,786 kg
U1= 1,710 Kcal/hrmt2C 350 btu/hrlbF U2= 1,710 Kcal/hrmt
2C U3= 1,710 Kcal/hrmt
2C U4= 1,710 Kcal/hrmt
2C
T= 13.5 C T2= 13.5 C T3= 13.5 C T4= 13.5 C
A1= 68.60 m2
A2= 67.56 m2
A3= 66.13 m2
A4= 67.34 m2
Amedia= 67.4 68
Ef 1 Ef 2 Ef 3 Ef 4
% desv= -1.77% -0.23% 1.90% 0.10%
Interacción 2 si
ajuste= 13.70 13.45 13.20 13.40
Anueva= 67.6 67.81 67.6 67.8
%desv= 0.59% 0.28% 0.55% 0.24%
Amedia nueva= 67.7 68
Diámetro del Tubo 1.5 in
Longitud 16 ft
Perímetro= 0.1197 mt
Área= 0.5837 mt2
No de Tubos= 118
Diámetro del Tubo 1.5 in
Longitud 13 ft
Perímetro= 0.1197 mt
Área= 0.4743 mt2
No de Tubos= 144
Vapor Vapor Líquido Vapor Líquido Vapor Líquido Vapor Líquido
Flujo kg/hr 2,971 2,650 12,350 3,150 9,200 2,950 6,250 2,900 3,360
Presión atm 1.36 0.85 0.85 0.50 0.50 0.29 0.29 0.16 0.16
Temperatura C 109 95.3 95.3 81.9 81.9 68.7 68.7 55.3 55.3
%ss - - 3.64% - 4.89% - 7.20% - 13.39%
Área mt2
-
Área ft2
-
Diseño de Evaporador cuádruple Efecto
Efecto 2 Efecto 3 Efecto 4
Efecto 2 Efecto 3 Efecto 4
Efecto 1
ResumenEfecto 1
727.2 711.8 724.8 738.4
68.60 67.56 66.13 67.34
8.0*1* xwV aaT
Efecto 1 Efecto 2 Efecto 3 Efecto 4
7
Línea de Alimentación de Vapor
Velocidad permisible para vapor saturado
Presión bar Velocidad m/s ft/sec Diámetro pulgadas
0 -1.7 20 – 30 65.0 – 98.0 4.0
Sobre 1.7 30 – 50 98.0 – 164.0 6.0
Sobre 14.0 30 – 100 164.0 – 328.0 6.0
Vapor Pipe Line Calculation Description and References
Flujo vapor 2,971 kg/hr Presión de inicial Atm abs 1.36
Temperatura 109 °C Viscosidad cp 0.01275
Heat capacity ratio 1.4 su Peso molecular su 18
Longitud 100 ft Rugosidad mm 0.203
Diámetro interno inch Cédula Diámetro externo
6.0 40 6.06
Rugosidad para acero al carbón k = 0.203 mm
Velocidad permissible = 30 a 50 mts/seg = 98 a 164 ft/sec
Velocidad 194 ft/sec Número de Reynolds 535,000 su
Número mach 0.119 Presión de final 1.32 Bar abs
Presión diferencial 0.806 psi/100ft
Línea de Vapor al 2º efecto
Flujo vapor 2,650 kg/hr Presión de inicial Atm abs 0.85
Temperatura 95.3 °C Viscosidad cp 0.0121
Heat capacity ratio 1.4 su Peso molecular su 18
Longitud 100 ft Rugosidad mm 0.051
Diámetro externo inch Cédula Diámetro externo
8.0 10S 8.329
Velocidad 137 ft/sec Número de Reynolds 366,000 su
Número mach 0.0858 Presión de final 0.851 Bar abs
Presión diferencial 0.15 Psi/100ft
Línea de Vapor al 3er efecto
Flujo vapor 3,150 kg/hr Presión de inicial Atm abs 0.50
Temperatura 81.9 °C Viscosidad cp 0.0116
Heat capacity ratio 1.4 su Peso molecular su 18
Longitud 100 ft Rugosidad mm 0.051
Diámetro interno inch Cédula Diámetro externo
10.0 10S 10.42
Velocidad 172 ft/sec Número de Reynolds 363,000 su
Número mach 0.109 Presión de final 0.492 Bar abs
8
Presión diferencial 0.111 Psi/100ft
Línea de Vapor al 4º efecto
Flujo vapor 2,950 kg/hr Presión de inicial Atm abs 0.29
Temperatura 68.7 °C Viscosidad cp 0.01121
Heat capacity ratio 1.4 su Peso molecular su 18
Longitud 100 ft Rugosidad mm 0.051
Diámetro interno inch Cédula Diámetro externo
12.0 10S 15.624
Velocidad 189 ft/sec Número de Reynolds 296,000 su
Número mach 0.122 Presión de final 0.285 Bar abs
Presión diferencial 0.0691 Psi/100ft
Línea de Vapor al Condensador
Flujo vapor 2,900 kg/hr Presión de inicial Atm abs 0.16
Temperatura 55.3 °C Viscosidad cp 0.01078
Heat capacity ratio 1.4 su Peso molecular su 18
Longitud 100 ft Rugosidad mm 0.051
Diámetro externo inch Cédula Diámetro interno
18.0 10S 17.624
Velocidad 159 ft/sec Número de Reynolds 213,000 su
Número mach 0.105 Presión de final 0.159 Bar abs
Presión diferencial 0.0202 Psi/100ft
Línea de Alimentación
Flujo= 15,000 kg/hr ; = 966 kg/mt3
min/25.060
61.37/045.15
/997
/000,15 33
3 mtmmt
hrkg
hrkgQ =66 gpm
Flujo 15,000/66 Kg/hr-gpm Densidad Kg/mt3 997
Temperatura 25 °C Viscosidad cp 0.89
Longitud 100 ft Rugosidad mm 0.051
Diámetro interno in 3 1/2 Cédula 40 Diámetro externo in 3.548
Velocidad 2.15 Ft/s Reynolds Number 661,000 un
Caída de presión 0.229 Psi/100ft P total 0.229 psi
Línea de Condensado 1ª calandria
Flujo 2,971/14 kg/hr-gpm Densidad Kg/mt3 952
9
Temperatura 109 °C Viscosidad cp 0.257
Longitud 100 ft Rugosidad mm 0.051
Diámetro interno in 1 1/2 Cédula 10s Diámetro externo in 1.6820
Velocidad 1.98 Ft/s Reynolds Number 95,700 un
Caída de presión 0.4141 Psi/100ft P total 0.414 psi
Línea de Condensado 2ª calandria
Flujo 2,650/12 Kg/hr-gpm Densidad Kg/mt3 962
Temperatura 95.3 °C Viscosidad cp 0.296
Longitud 100 ft Rugosidad mm 0.051
Diámetro interno in 1 1/2 Cédula 10s Diámetro externo in 1.6820
Velocidad 1.75 Ft/s Reynolds Number 74,100 un
Caída de presión 0.334 Psi/100ft P total 0.334 psi
Línea de Condensado 3ª calandria
Flujo 3,150/14 Kg/hr-gpm Densidad Kg/mt3 971
Temperatura 81.9 °C Viscosidad cp 0.346
Longitud 100 ft Rugosidad mm 0.051
Diámetro interno in 2.0 Cédula 10s Diámetro externo in 2.15
Velocidad 1.25 Ft/s Reynolds Number 58,800 un
Caída de presión 0.134 Psi/100ft P total 0.134 psi
Línea de Condensado 4ª calandria
Flujo 2,950/13 Kg/hr-gpm Densidad Kg/mt3 978
Temperatura 68.7 °C Viscosidad cp 0.411
Longitud 100 ft Rugosidad mm 0.051
Diámetro interno in 2.0 Cédula 10s Diámetro externo in 2.1570
Velocidad 1.17 Ft/s Reynolds Number 46,300 un
Caída de presión 0.120 Psi/100ft P total 0.120 psi
Línea de Condensado Descarga del Condensador
Flujo 2,900/13 gpm Densidad Kg/mt3 986
Temperatura 55.3 °C Viscosidad cp 0.502
Longitud 100 ft Rugosidad mm 0.051
Diámetro interno in 2.0 Cédula 10s Diámetro externo in 2.1570
10
Velocidad 1.14 Ft/s Reynolds Number 37,300 un
Caída de presión 0.119 Psi/100ft P total 0.119 psi
Líneas de Líquido
Corriente Flujo Presión Temperatura Concentración HE HV HL CP CV Densidad Sp volume Viscosidad Conductividad
UM kg/hr Atm C % ss KJ/Kg KJ/Kg KJ/Kg KJ/Kg C KJ/Kg C kg/mt3 mt3/kg cp W/m°C
Alimentación 15,000 NR 88.0 3.00% na na 368.0 4.2000 3.8300 967 0.001034 0.3217 0.6743
Concentrado 1er Separador 12,350 NR 95.3 3.64% na na 399.0 4.2105 3.7926 962 0.001039 0.296 0.6774
Concentrado 2o Separador 9,200 NR 81.9 4.89% na na 343.0 4.1983 3.8629 971 0.001030 0.346 0.6711
Concentrado 3er Separador 6,250 NR 68.7 7.20% na na 288.0 4.1895 3.9320 978 0.001022 0.411 0.6621
Producto 3,360 NR 55.3 13.39% na na 232.0 4.1833 4.0003 986 0.001014 0.502 0.6495
Agua de Enfriamiento 82,210 NR 35.0 NA na na na 4.1801 NR 994 0.001000 0.719 0.6233
Vapor al 1er
Efecto 2,971 1.36 109.0 NA 2,233 2,689 456.0 2.1189 1.58088 0.7979 1.2533 0.01257 0.02611
Vapor al 2o Efecto 2,650 0.85 95.3 NA 2,269 2,668 399.0 2.0618 1.5439 0.5101 1.96022 0.0121 0.02458
Vapor al 3er
Efecto 3,150 0.50 81.9 NA 2,303 2,646 343 2.0174 1.5147 0.3154 3.1699 0.01165 0.02319
Vapor al 4o Efecto 2,950 0.29 68.7 NA 2,336 2,624 288.0 1.9832 1.4613 0.1882 5.31348 0.01122 0.02195
Vapor al Condensador 2,900 0.16 55.3 NA 2,368 2,600 232.0 1.9559 1.4728 0.106 9.4362 0.01078 0.02079
ss 304 14.9
Evaporador Cuadruple15 K Atotonilco
Propiedades de las Corrientes
Línea de alimentación a 2ª calandria
Flujo 12,350/57 Kg/hr-gpm Densidad 962 Kg/mt3
Viscosidad 0.296 cp Long Eq 100 Ft
Cabeza 0 ft Rugosidad 0.051 mm
Diámetro interno in 3.0 Cédula 10s Diámetro externo in 3.26
Velocidad 2.17 Ft/sec Reynolds 178,000 Su
Caída de presión 0.221 Psi/100 ft Dp total 0.221 psi
Línea de alimentación a 3ª calandria
Flujo 9,200/42 Kh/hr-gpm Densidad 971 Kg/mt3
Viscosidad 0.346 cp Long Eq 100 Ft
Cabeza 0 ft Rugosidad 0.051 mm
Diámetro interno in 3.0 Cédula 10s Diámetro externo in 3.26
Velocidad 1.60 Ft/sec Reynolds 133,000 Su
Caída de presión 0.125 Psi/100 ft Dp total 0.125 psi
Línea de alimentación a 4ª calandria
Flujo 6,250/28 Kg/hr-gpm Densidad 978 Kg/mt3
Viscosidad 0.411 cp Long Eq 100 Ft
Cabeza 0 ft Rugosidad 0.051 mm
11
Diámetro interno in 2 1/2 Cédula 10s Diámetro externo in 2.6350
Velocidad 1.56 Ft/sec Reynolds 80,400 Su
Caída de presión 0.181 Psi/100 ft Dp total 0.181 psi
Línea de Producto
Flujo 3,360/15 Kg/hr-gpm Densidad 986 Kg/mt3
Viscosidad 0.502 cp Long Eq 100 Ft
Cabeza 0 ft Rugosidad 0.051 mm
Diámetro interno in 2.0 Cédula 10s Diámetro externo in 2.1570
Velocidad 1.32 Ft/sec Reynolds 43,200 Su
Caída de presión 0.157 Psi/100 ft Dp total 0.157 psi
Línea de Agua de Enfriamiento
Flujo 82,210/364 Kg/hr-gpm Densidad 994 Kg/mt3
Viscosidad 0.719 cp Long Eq 100 Ft
Cabeza 0 ft Rugosidad 0.203 mm
Diámetro interno in 5.0 Cédula 40 Diámetro externo in 5.047
Velocidad 5.84 Ft/sec Reynolds 315,000 Su
Caída de presión 1.23 Psi/100 ft Dp total 1.23 psi
Cálculo del sistema de Vacío
Volumen de los cuerpos de Evaporación = 83 ft3
Volumen total = 4*83=332 ft3
Volumen de los separadores =540 ft3
Volumen Precalentador =9.0 ft3
Volumen del condensador = 65 ft3
Volumen total a desplazar = 1,029 ft3
Tiempo de evacuación = 5 minutos
Capacidad de la bomba = 1,029/5 = 206 cfm
12
Cálculo de Separadores 1erEfecto
Parámetro UM Valor
masa del líquido kg/hr 12,350
masa del vapor kg/hr 2,650
densidad del líquido kg/mt3
962
densidad del vapor kg/mt3
0.5101
tiempo de llenado segundos 120
tiempo de vaciado segundos 120
Factor ajuste Altura 10%
Factor de ajuste Diámetro 30%
FLV = 0.1073 su
K= 0.10 ft/sec
Vmax= 4.34 ft/sec
Factor ajuste 30%
Vmax= 4.0 ft/sec
Caudal
volumétrico
QV = 5,195 mt3/hr
QV = 183,462 ft3/hr
QV = 50.962 ft3/sec
Área transversal
AV = 13.0 ft2
Diámetro
D= 5 ft
1.52 mts 2.0 mts
Volumen de llenado
Volumen de vaciado
Dónde TS= tiempo de vaciado y TH tiempo de llenado en segundos
Longitud total
HLLL= Nivel mínimo recomendado1ft= 0.30 mts
HH=VH/AV Altura de llenado
HS=VS/AV Altura de vaciado
HLIN= Distancia a tobera de entrada 1.5 ft (0.5 mts)
HD= 2.60
HMP= Distancia para eliminar neblina 1.5 ft (0.5 mts)
Tiempo de llenado TH= 120 segundos
QL= 12.84 mt3/hr 0.12594 ft
3/sec
Volumen de llenado VH= 15.113 ft3
0.428 mt3
Tiempo de vaciado TS= 120 segundos
VS= 15.113 ft3
0.428 mt3
HH= 1.2 ft 0.354 mt
HS= 1.2 ft 0.354 mt
L= 8.325 ft 2.5 mt
Factor de ajuste= 10%
Lajustada= 9.158 3.0 mt
L/D= 1.3
L/Dajustado 1.5
L/D recomendado 2.5 - 5.0
Distancia a la tobera de entrada
Lentrada= 2.50 ft 0.76 mts
Zona de separación del líquido, 2ft (0.60 mts) o 0.2D el mayor
Cálculo del Diámetro
Cálculo de la Altura
Cálculo de Separadores Vapor Líquido
L
V
m V
m LF LV
*
V
VLKV *max
V
m VQ V
V
QA
V
V
max
A VD4
HHHHHH MPDLINSHLLLL
QTV LHH*
QTV LSS*
L
HLLL
HH
HS
HLIN
HD
HMP
Vapor
Alimentación
Líquido
5.20.15.1HHL LLLLINentrada
L
m LQ L
13
Cálculo de Separadores 4o Efecto
4o efecto
Parámetro UM Valor
masa del líquido kg/hr 3,360
masa del vapor kg/hr 2,900
densidad del líquido kg/mt3
986
densidad del vapor kg/mt3
0.106
tiempo de llenado segundos 1200
tiempo de vaciado segundos 1200
Factor ajuste Altura 20%
Factor de ajuste Diámetro 30%
FLV = 0.0120 su
K= 0.25 ft/sec
Vmax= 24.11 ft/sec
Factor ajuste 30%
Vmax= 18.55 ft/sec
Caudal
volumétrico
QV = 27,358 mt3/hr
QV = 966,157 ft3/hr
QV = 268.377 ft3/sec
Área transversal
AV = 14 ft2
Diámetro
D= 5 ft
1.52 mts 2.0 mts
Volumen de llenado
Volumen de vaciado
Dónde TS= tiempo de vaciado y TH tiempo de llenado en segundos
Longitud total
HLLL= Nivel mínimo recomendado1ft= 0.30 mts
HH=VH/AV Altura de llenado
HS=VS/AV Altura de vaciado
HLIN= Distancia a tobera de entrada 1.5 ft (0.5 mts)
HD= 2.89
HMP= Distancia para eliminar neblina 1.5 ft (0.5 mts)
Tiempo de llenado TH= 1200 segundos
QL= 3.41 mt3/hr 0.03343 ft
3/sec
Volumen de llenado VH= 40.116 ft3
1.136 mt3
Tiempo de vaciado TS= 1200 segundos
VS= 40.116 ft3
1.136 mt3
HH= 2.8 ft 0.845 mt
HS= 2.8 ft 0.845 mt
L= 11.544 ft 3.5 mt
Factor de ajuste= 20%
Lajustada= 13.853 4.2 mt
L/D= 1.8
L/Dajustado 2.1
L/D recomendado 2.5 - 5.0
Distancia a la tobera de entrada
Lentrada= 2.50 ft 0.76 mts
Zona de separación del líquido, 2ft (0.60 mts) o 0.2D el mayor
Cálculo del Diámetro
Cálculo de la Altura
Cálculo de Separadores Vapor Líquido
L
V
mV
m LF LV
*
V
VLKV *max
V
m VQ V
V
QA
V
V
max
A VD4
HHHHHH MPDLINSHLLLL
QTV LHH*
QTV LSS*
L
HLLL
HH
HS
HLIN
HD
HMP
Vapor
Alimentación
Líquido
5.20.15.1HHL LLLLINentrada
L
LmQ L
14
Cálculo de la boquilla de entrada al Separador 1er
efecto
v= densidad delvapor lbs/ft3
0.032
l= densidad del líquido lbs/ft3
60.06
Qv= flujo másico del vapor lbs/hr 5,843 1.62 lbs/sec
Ql= flujo másico dellíquidolbs/hr 27,232 7.564 lbs/sec
QM= volumen de la mezcla en ft3/sec
M= densidad de la mezcla lbs/ft3
0.1798
QM= 51.09 ft3/sec
0.26 ft2
0.078 mts2
0.57 ft
Dboquilla 7.0 pg
0.174 mts
Diámetro de la boquilla de descarga del Separador
ATTubo= 0.042 ft2
0.231 ft
DTubo= 2.8 in
Diámetro de la boquilla de Alimentación al Separador
A TvQ M
*
ftftQ
Aftv
MT
23
26.0sec200
sec09.51
sec08.51
1798.0
564.762.13
ftQQG
M
lVM
ftDAD
AT
T 57.01416.3
4*26.0
1416.3
4*;
4
2
1416.3
4*AD
TTubo
Tubo
vll
QlATTubo
15
Cálculo de la boquilla de entrada al Separador 4o efecto
v= densidad delvapor lbs/ft3
0.007
l= densidad del líquido lbs/ft3
61.56
Qv= flujo másico del vapor lbs/hr 6,395 1.78 lbs/sec
Ql= flujo másico dellíquidolbs/hr 7,409 2.058 lbs/sec
QM= volumen de la mezcla en ft3/sec
M= densidad de la mezcla lbs/ft3
0.0143
QM= 268.70 ft3/sec
1.58 ft2
0.482 mts2
1.42 ft
Dboquilla 18.0 pg
0.432 mts
Diámetro de la boquilla de descarga del Separador
ATTubo= 0.011 ft2
0.119 ft
DTubo= 1.4 in
Diámetro de la boquilla de Alimentación al Separador
AQ TMv *
ftftQ
Aftv
MT
23
58.1sec170
sec7.268
sec70.268
0143.0
058.278.13
ftQQG
M
lVM
ftDAD
AT
T 42.11416.3
4*58.1
1416.3
4*;
4
2
1416.3
4*AD
TTubo
Tubo
v
QA
ll
l
TTubo
16
Bibliografía
Problemas de Ingeniería Química :Ocon &Tojo
Chemical Engineering Calculations Chopey
Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química: Smith &Van Ness
Principios de los Procesos Químicos : Hougen &Watson
Principios Básicos y Cálculos en Ingeniería Química: David M. Himmelblau
Sitio web para cálculos de Ingeniería Química http://tierling.home.texas.net/default.htm