problema de clase usando el programa intercambiador de coraza diseño 2

8/7/2019 PROBLEMA DE CLASE USANDO EL PROGRAMA INTERCAMBIADOR DE CORAZA diseño 2

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FLUIDO FRIO: BENCENO FLUIDO CALIENTE: ANILINAFLUJO MASICO: ### lb/h FLUJO MASICO: 500000TEMPERATURA DE E 90 ⁰F TEMPERATURA DE EN 350TEMPERATURA DE S 150 ⁰F TEMPERATURA DE SA 220CAPACID 120⁰F 0.48BTU/lb-F CAPACIDA 285⁰FDiferencia media de temperatura corregida

154.07 ⁰F Q= ###

FLUIDO EN LA COR ANILINA FLUIDO EN LOS TUBO BENCENOFLUJO MASICO: 500000lb/h FLUJO MASICO: 1223739.1lb/hTEMPERATURA DE E 350 ⁰F TEMPERATURA DE EN 90 ⁰FTEMPERATURA DE S 220⁰F TEMPERATURA DE SA 150⁰F

Las temperaturas de bulbo seco de lado de los tubos y coraza; TbT y TbS:

120⁰F

PROPIEDADES DE L0S FLUIDOS A SU RESPECTIVA TEMPERATURA DE BULBO SECO:densidad relativa S 0.85 densidad relativa SGS

0.43Cpcapacidad calorífica 0.48BTU/lb-F capacidad calorífica Cconductividad térmi 0.09BTU/ft-h-F conductividad térmica

Asumir un valor de coeficiente global de transferencia de calor, UD, refiriéndose a laUD: 37.5 BTU/h-ft2-FNUMERO DE PASOS EN LA CORAZA (NC 1área total, AT: área por coraza, A,

6129.33 ft2 6129.33 ft2

Número de pasos por el lado de los tub 2Longitud de los tubos, LT (ft) 16Diámetro interior de los tubos, dI (in.) 0.78Diámetro exterior de los tubos, dO (in.) 1Tipo de arreglo (layout)

Pitch de los tubos, PT (in.) 1 1/4Pitch normal de los tubos, PN (in.) 0.63Pitch paralelo, PP (in.) 1.08% corte de la mampara, %LC 25

viscosidad μT: viscosidad μS:

TRIANGULAR 30⁰



Espaciamiento central entre mamparas, 14.8 20-100% DE DEspaciamiento inicial entre mamparas, 18Espaciamiento final entre mamparas, LS 17RI 0 ROCalcular (para diseño) o suministrar (para evaluación) el número de tubos del interc

1510.47 = 1510

CORRECION UTILIZANDO LA TABLA 3NT: 592 DIAMETRO DE CORAZ 35 in

Determinar el área del intercambiador:

2402.27 ft2 l/d=

Calcular el coeficiente global de transferencia de diseño, UD:

95.68BTU/h-ft2-F

De acuerdo al número total de tubos y al tipo de arreglo, determinar el diámetro límiexterior del haz de tubos, DOTL, según la 2ª columna de la Tabla 3:Los datos de la tabla 3 son para un cabezal flotante de anillo dividido. Para un diámede coraza, el valor de DOTL será más grande que el mostrado para espejos fijos y mpequeño que para un cabezal flotante removible. En cualquier caso pueden ser tombastante exactitud.

DOTL: 33.38 inCálculo del Coeficiente de película del lado de la coraz

Calcular el corte de la mampara del extremo de la mampara al diámetro interior de lLC, con el fin de determinar el número de hileras cruzadas en una sección transverslos extremos de las mamparas), NC:

8.75in

16.17Calcular la fracción del total de tubos en sección de flujo transversal, FC:donde todos los ángulos están en radianes.Para diseños sin tubos en la ventana, el número real de tubos en el cambiador es FCse considerará FC = 1 en los siguientes cálculos.

0.64

Estimar el número efectivo de hileras en flujo transversal en cada ventana, NCW.

6.47

Esta ecuación asume que el fluido en el lado de la coraza cruza en promedio, la mitahileras de tubos en la ventana (cada una de esas hileras dos veces) y que las hileras0.8 de la distancia del extremo de la mampara al diámetro interior de la coraza.



Calcular el número de mamparas, NB:

11.61 12 POR LO TANTO

Esta ecuación considera que el espaciamiento de entrada y / o salida entre mampardiferente del espaciamiento central entre mamparas como se indica en la figura:

Calcular el área de flujo transversal a o cerca de la línea de centros para una secciótransversal, SM:

Para arreglo cuadrado y cuadrado rotado: Para arreglo triangula

208.03in

Estas ecuaciones suponen un haz de tubos cercanamente uniforme, excepto por lospartición de los pasos de tubos, y la diferencia entre el diámetro interior de la corazdiámetro exterior límite del haz de tubos (estos claros son corregidos por separado).problema si la línea de centros del haz normal al flujo transversal está desprovisto dcomo se requiere para tubos en U o construcción de múltiples pasos en el lado de loes una menor distorsión de la uniformidad del haz de tubos.

Calcular la fracción del área de flujo transversal, disponible para flujo “bypass”, FSB

0.2

Este término toma en cuenta el efecto de flujo que no puede pasar completa o parcihaz de tubos, con una gran reducción de contacto con la superficie de transferenciadistorsión del perfil de temperatura.

Calcular el área de fugas tubo – mampara para una mampara, STB:

24.13 in2

DTB= 0.03 inLa construcción TEMA Clase R, especifica a DTB de 1/32 in., donde la longitud máxitubo sin soportar (normalmente 2*LS) no excede 36 in. y DTB de 1/64 in., de otra mvalores deberán ser modificados si se tiene una construcción más ajustada o más hose prevé taponamiento por suciedad.

Calcular el ángulo del corte de la mampara:

2.09RADIANES

El ángulo de corte de la mampara, es el ángulo subtendido por la intersección del coborde de la mampara con la superficie interior de la coraza. El valor del término



COS -1(1- 2´ LC / D) está en radianes

Calcular el área de fugas coraza – mampara para una mampara, SSB. Si el claro diaDSB es conocido:

6.41 in2DSB= 0.18 inEl valor de DSB es obtenido de la tabla 4 del Anexo I. Se deberán considerar toleranconstrucciones ajustadas u holgadas. En este aspecto, puede notarse que es conserun claro más grande cuando se calcula la transferencia de calor, en el sentido de calcoeficiente de transferencia de calor más bajo del lado de la coraza. Sin embargo, ccalculada la caída de presión, se obtiene un estimado conservador (DP más alta) si uclaros pequeños.

Calcular el área de flujo a través de la ventana, SW. Esta área es obtenida como la dentre el área total de la ventana, SWG y el área de la ventana ocupada por tubos, S

103.38 in2

El valor de SWG es calculado de:

188.09in2

El área ocupada por los tubos, SWT , puede ser calculada de:

84.71 in2

Calcular el diámetro equivalente de la ventana, DW:

1 in

Calcular el número de Reynolds del lado de la coraza, RES:83284.98

Estimar JI de la curva de un haz de tubos ideal, usando la Figura 1.a) del Anexo II, dea la siguiente tabla:

JI= 0.01 RES: 83284.98



Calcular el coeficiente de transferencia de calor para un haz de tubos ideal, hO:

1209.74 BTU/h-ft2-F

Determinar el factor de corrección por efectos de la configuración de las mamparas,

1.02

Este valor es igual a 1.0 para cambiadores en los cuales no hay tubos en la ventana,incrementa hasta un valor de 1.15 para un diseño en el cual las ventanas son relativpequeñas y la velocidad en la ventana es muy alta, y disminuye hasta un valor de cpara cortes de mamparas muy grandes. Un valor típico para un cambiador bien dise

Calcular el factor de corrección por efecto de fugas, en la mampara, JL:

0.74

Un valor típico de JL se encuentra en el rango de 0.7 a 0.8. JL castiga más las fugasmampara que las fugas tubo – mampara. La corrección de JL penaliza el diseño de mencuentran muy cercanas, que guía a una fracción excesiva del flujo fugando, comptransversal.

Estimar el factor de corrección por el flujo que no pasa el haz de tubos, JB. Este factdeterminado como una función de la fracción del área total de flujo transversal quedisponible para el flujo que no pasa a través del haz de tubos, FSBP y de la relación(relación del número de fajas de sello por lado al número de hileras cruzadas en unatransversal de flujo):

0.97

ALFA = 1.5 para flujo laminar y ALFA = 1.35 para flujo de transición o turbulento. JBcorrección por el flujo que no pasa a través del haz de tubos que toma en cuenta lasconstrucción. Para diferencias relativamente pequeñas entre el tubo exterior límite

ALFA= 1.35NSS= 6JB = 0.9, y para claros más grandes como los cabezales flotantes removibles JB tamel mejoramiento por las fajas de sello.

Determinar el factor de corrección por gradiente adverso de temperatura a númerosReynolds, JR. Este factor es igual a 1.0 si RES es igual o más grande que 100.

JR= 1 EN CASO DE NO SABER EL VALOR DE JR CHEEste factor corrige los efectos de la disminución del coeficiente de transferencia deflujo laminar, ya que el coeficiente disminuye conforme se incrementa la distancia d

comienza el calentamiento en virtud del desarrollo de un gradiente adverso de tempproceso de conducción.

Calcular el factor de corrección por espaciamiento desigual de mamparas a la entra



JS:

0.98

n= 0.6n = 0.6 para flujo turbulento ( RES > 100 ).n = 1/3 para flujo laminar (RES < 100 ).El factor de corrección JS estará usualmente entre 0.85 y 1.0.

Calcular el coeficiente de película del lado de la coraza, HO:

862.46BTU/h-ft2-F

CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE PELÍCULA DEL LADO D

Calcular el área de flujo de los tubos, AT:

0.99ft2

Determinar el gasto másico de los tubos, GT:

###lb/h-ft2Calcular la velocidad del lado de los tubos, VT:

6.49 ft/s

Determinar el número de Reynolds del lado de los tubos, RET:76908.91

Calcular el coeficiente de película del lado de los tubos, HIO:401.29BTU/h-ft2-

Estimar la temperatura de pared para fluido caliente en la coraza, tW:Para fluido caliente en la coraza:

232.61

Para fluido caliente en el lado de los tubos:

Estimar las viscosidades de los fluidos a la temperatura de pared.CORAZA TUBOSVISCOCIDAD A Tw: 0.53 cp VISCOCIDAD A Tw:Corregir los coeficientes de película.

779.23 BTU/h-ft2-F



CÁLCULO DE LA CAÍDA DE PRESIÓN DEL LA

Determinar el factor de fricción, FSI de la curva del factor de fricción de un haz de tuel arreglo dado y el valor calculado de RES, usando del Anexo II, la fig. 5.a) para arrecuadrado y la fig. 6.a) para arreglo triangular y arreglo cuadrado rotado, de acuerdotablas siguientes:

FSI: 0.15 RES: 83284.98

Calcular la caída de presión para una sección de flujo transversal ideal, DPBI:

0.44PSI

Calcular la caída de presión para una sección de ventana ideal, DPWI:Si RES > 100

0.4PSIDeterminar el factor de corrección por el flujo que no pasa por el haz de tubos, RB d7.a) del Anexo II, como una función de FSBP y NSS/NC. Este factor es diferente en mde JB, pero similar en forma. El valor de RB va de 0.5 a 0.8, dependiendo del tipo deconstrucción y el número de gajos o fajas de sello.FSBP: 0.2 NSS/NC: 0.37RB: 0.87

Determinación del factor de corrección por efecto de fugas en mampara para caídaRL, obtenido de la fig. 8.a) del Anexo II.

0.21RL: 0.67 0.26Calcular el factor de corrección por espaciamiento desigual entre mamparas, RS:

0.72

n’ = 1.6 para flujo turbulento (RES > 10 n’ = 1.6n’ = 1.0 para flujo laminar (RES < 100).Determinar la caída de presión a través del lado de la coraza (excluyendo boquillas),

6.86PSI

CÁLCULO DE LA CAÍDA DE PRESIÓN DEL LADO DE LOS

Calcular la caída de presión para tramos rectos:

2.63PSI

Calcular la caída de presión para retornos, DPTR:

1.98PSI



Calcular la caída de presión total del lado de los tubos, DPT:

4.61PSI

Cálculo del coeficiente global de transferencia limpio, UC:277.18 BTU/h-ft2-F

Cálculo del coeficiente global de transferencia de servicio, Uf, basado en el área detransferencia de calor del lado de la coraza:

98.93BTU/h-ft2-F

Cálculo del área requerida, Af:

2323.26 ft2

Cálculo del % de sobrediseño, %SD:

3.4%



lb/h⁰F⁰F

0.59BTU/lb-F

BTU/h

285⁰F

1.020.26Cp0.59BTU/lb-F0.15BTU/ft-h-F

tabla 2



0mbiador, NT:

15.5 ft

5.49

ite

tro dadosdos con

aa coraza,l (entre

* NT, pero

d de lasse extienden



JC:

seamenterca de 0.52ado es 1.0.

e coraza –amparas que serado con el flujo

r esstáSS/NCsección

es el factor dediferencias enel haz de tubos,

ién considera

bajos de

CAR ALGORITMOalor ensde donde

eratura del

a o salida,



LOS TUBOS.

F SI SE UTILIZA AGUA VER ALGORITMOYA QUE ES DIFERENTE HIO

F

0.26cp

430.21BTU/h-ft2-F



O DE LA CORAZA:

bos paragloa las

la fig.gnitud

e presión,

DPS:

TUBOS.



162.49 ⁰F

2.17 0.23



0.95

problema de clase usando el programa intercambiador de coraza diseño 2

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