analisis del diseño de un intercambiador de calor
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DISEÑO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR Datos
Q = 1405221.84
Datos para el benceno Datos para el aguaFluido por los tubos fluido por la coraza (consirerando ……….)
Ti 18 Ti 70 To 40
mb(kg/s) 361774.27
µ (1E-3) = 0.57682ρ (kg/m3) 873.18182
k 0.15755Pr 6.24545
Como no disponemos de la temperatura ni el flujo masico para el agua haremos un metodo analitico Hallaremos un flujo masico optimo para lo cual haremos una curva de posibilidades para distintas temperaturas de salida
PARA HALLAR UNA CURVA APROXIMANDA ASUMIREMOS:pasos por la coraza Ps 1pasos por los tubos Pt 4Arreglo triangular De = 1'' 0.0254 mtubos fijos Diametro de la coraza (Ds) 19.25 0.48895 mNum tub Nt 138Dext 1'' 0.0254 m (hipotesis )Nb: numero de deflectores (variable )ST: separacion entre centros de tubos 1.25'' 0.03175 mc: separacion entre tubos 0.00635 m
18.6Tipo de tubo 1'' 13BWG (valor medio del espesor ) = 0.515 0.0003322574 m2Dint = 0.81 0.020574 m
Cp ( Tm=29°C)
B : separacion entre deflectores (Ds/5=< B <= Ds) = (6.2 hasta 31)
FLUIDO POR LA CORAZA (haremos circular el agua por la coraza) N To Ti Tm Q Cph mh(kg/s)
1 66 70 68 1405221.84 4186.40 83.91588482 60 70 65 1405221.84 4184.00 33.5856083 50 70 60 1405221.84 4177.00 16.82094614 40 70 55 1405221.84 4174.00 11.2220245 30 70 50 1405221.84 4175.00 8.414502046 20 70 45 1405221.84 4180.00 6.72354947
propiedades del agua Tm α ʋ µ (1E-6) ρ (kg/m3) k(1E-3) 68 415.86 978.98 661.5665 0.1606 0.442 433.5 980.60 659.160 0.1592 0.4746 466.6 983.20 654.455 0.1576 0.5115 504.2 985.70 649.350 0.1559 0.5537 547.1 988.10 643.645 0.1542 0.6022 596.3 990.30 637.4
Area de flujo
= 0.0461999076 m² =
velocidad masica:
N° (Kg/m²*s)1 1816.3647749 =2 726.962666713 364.090471334 242.901437275 182.132442966 145.53166495
Numero de Reynolds para ambos casos
= 0.01856247
=1 81075.888762 31128.543663 14484.39551
4 8942.584235 6179.543516 4530.31588
Hallando nusseldviscosidad a la temperatura de paredTmw H2O µ 1E-6 (C6H6) µ 1E-3
48.5 561.86 0.4713847 576.62 0.47861
44.5 602 0.4906642 630.5 0.50271
39.5 659.93 0.5147737 693.080 0.52682
Para la coraza 1 302.1113582 142.9203923 79.93067434 56.14971825 43.26918776 35.0240233
Para los tubos 1 560.0864852 558.8942053 556.9519944 555.0634125 553.2242426 551.435014
Hallando el coeficiente convectivo
Coeficiente convectivo en la coraza Coeficiente convectivo en los tubos 1 10767.143349 12 5074.6922982 23 2817.8701151 34 1964.0710206 45 1500.2339213 56 1202.6584208 6
Hallando el coeficiente de tranferencia global
1 3067.19851 1901.030762 2321.75354 1585.517413 1696.79780 1266.87254 1343.34253 1058.860155 1107.89813 906.9389366 936.06268 788.454171
Hallando el area de tranferencia de calor
N° m21 11.9747436468792 17.316921516613 28.7356393460444 49.4575926636825 129.13258585456 14519.064748539
Hallando la longitud
Basado en el area exterior Basado en el area interior N° m N° m
1 1.0874330634414 1 1.342509952 1.572559177005 2 1.941431083 2.6094992298361 3 3.221603994 4.4912712193819 4 5.544779285 11.72660121726 5 14.47728556 1318.4842634959 6 1627.75835
La longitud nos idea de como varia el tamaño del intercambiador puesto que su diametro es constante
Analisis comparativo tamaño vs flujo masico para el problema
N° L (m) flujo (kg/s)1 1.08743306 83.915884772 1.57255918 33.585608033 2.60949923 16.820946134 4.49127122 11.222023965 11.72660122 8.41450204
6 1318.4842635 6.72354947
GRAFICA APROXIMA A ESCALA
0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
10.00000000
20.00000000
30.00000000
40.00000000
50.00000000
60.00000000
70.00000000
80.00000000
90.00000000
TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
O M
ASIC
O R
EQUE
RIDO
0.00000000
2.00000000
4.00000000
6.00000000
8.00000000
10.00000000
12.00000000
14.000000000.00000000
10.00000000
20.00000000
30.00000000
40.00000000
50.00000000
60.00000000
70.00000000
80.00000000
90.00000000
Axis Title
Axis Title
HALLANDO LA CAIDA DE PRESION
1ra iteracion CORAZA (Rds) 1 0.0186721217
2 0.02316794413 0.02804077054 0.03194694725 0.03552076016 0.0390075389
2da iteracion 5ta iteracion 1 0.1564562901 1 1.073600612 0.1687309428 2 1.103045543 0.1808376252 3 1.132145494 0.189874055 4 1.153946475 0.1977302681 5 1.172979696 0.205080149 6 1.1908685
3ra iteracion 6ta iteracion 1 0.3882170422 1 1.69319492 0.4045857132 2 1.746186193 0.4205311953 3 1.79956924 0.43232372 4 1.840239645 0.4425104604 5 1.876231936 0.4519917799 6 1.91048034
4ta iteracion 7ma iteracion
0.00000000
2.00000000
4.00000000
6.00000000
8.00000000
10.00000000
12.00000000
14.000000000.00000000
10.00000000
20.00000000
30.00000000
40.00000000
50.00000000
60.00000000
70.00000000
80.00000000
90.00000000
Axis Title
Axis Title
1 0.68270553 12 0.7033994603 23 0.7236329948 34 0.7386497826 45 0.7516611542 56 0.7638063757 6
Como no disponemos de la temperatura ni el flujo masico para el agua haremos un metodo analitico Hallaremos un flujo masico optimo para lo cual haremos una curva de posibilidades para distintas temperaturas de salida
0.47244 m valor medio
(LMTD)' P Z F (LMTD)38.2975766 0.42307692 0.18181818 0.999 38.25927935.6641609 0.42307692 0.45454545 0.98 34.950877730.9892443 0.42307692 0.90909091 0.93 28.819997225.7935608 0.42307692 1.36363636 0.82 21.1507199
19.64442 0.42307692 1.81818182 0.5 9.8222100110.3395424 0.42307692 2.27272727 0.01 0.10339542
Pr2.6302.7522.9813.2453.5513.906
0.01146288
3140.57192 (Kg/m²*s)
112017.833
m²
Coeficiente convectivo en los tubos 4288.98735
4279.85724264.984284250.522054236.438194222.73678
La longitud nos idea de como varia el tamaño del intercambiador puesto que su diametro es constante
0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
10.00000000
20.00000000
30.00000000
40.00000000
50.00000000
60.00000000
70.00000000
80.00000000
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TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
O M
ASIC
O R
EQUE
RIDO
0.00000000
2.00000000
4.00000000
6.00000000
8.00000000
10.00000000
12.00000000
14.000000000.00000000
10.00000000
20.00000000
30.00000000
40.00000000
50.00000000
60.00000000
70.00000000
80.00000000
90.00000000
Axis Title
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0.00000000
2.00000000
4.00000000
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8.00000000
10.00000000
12.00000000
14.000000000.00000000
10.00000000
20.00000000
30.00000000
40.00000000
50.00000000
60.00000000
70.00000000
80.00000000
90.00000000
Axis Title
Axis Title
DISEÑO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR Datos
Q = 1405221.84
Datos para el benceno Datos para el aguafluido por los tubos fluido por la coraza (consirerando ……….)
Ti = 18 Tih = 70 To = 40
mb(kg/s) = 36CP Tm=29 1774.27µ (1E-3) = 0.57682ρ (kg/m3) 873.18182
k 0.15755Pr 6.24545
Como no disponemos de la temperatura ni el flujo masico para el agua haremos un metodo analitico Hallaremos un flujo masico optimo para lo cual haremos una curva de posibilidades para distintas temperaturas de salida
PARA HALLAR UNA CURVA APROXIMANDA ASUMIREMOS:pasos por la coraza Ps 1pasos por los tubos Pt 4Arreglo triangular De = 1'' 0.0254 mtubos fijos Diametro de la coraza (Ds) 17.25 0.43815 mNum tub Nt 104Dext 1'' 0.0254 m (hipotesis )Nb: numero de deflectores (variable )ST: separacion entre centros de tubos 1.25'' 0.03175 mc: separacion entre tubos 0.00635 m
18.6Tipo de tubo 1'' 13BWG (valor medio del espesor ) = 0.515 0.0003322574 m2Dint = 0.81 0.020574 m
FLUIDO POR LA CORAZA (haremos circular el agua por la coraza) N° To Ti Tm Q Cph mh(kg/s)
B : separacion entre deflectores (Ds/5=< B <= Ds) = (6.2 hasta 31)
1 66 70 68 1405221.84 4186.40 83.915884772 60 70 65 1405221.84 4184.00 33.585608033 50 70 60 1405221.84 4177.00 16.820946134 40 70 55 1405221.84 4174.00 11.222023965 30 70 50 1405221.84 4175.00 8.4145020366 20 70 45 1405221.84 4180.00 6.723549474
propiedades del agua Tm α ʋ µ (1E-6) ρ (kg/m3) k(1E-3) 68 415.86 978.98 661.5665 0.1606 0.442 433.5 980.60 659.160 0.1592 0.4746 466.6 983.20 654.455 0.1576 0.5115 504.2 985.70 649.350 0.1559 0.5537 547.1 988.10 643.645 0.1542 0.6022 596.3 990.30 637.4
Area de flujo
= 0.0413999172 m² =
velocidad masica:
N° (Kg/m²*s)1 2026.9577923 =2 811.248193283 406.303859314 271.063922755 203.249247956 162.40490147
Numero de Reynolds para ambos casos
= 0.018562471
=1 90475.991802 34737.650173 16163.745714 9979.405595 6896.012326 5055.56990
Hallando nusseld
viscosidad a la temperatura de paredTmw H2O µ 1E-6 (C6H6) µ 1E-3
48.5 561.86 0.4713847 576.62 0.47861
44.5 602 0.4906642 630.5 0.50271
39.5 659.93 0.5147737 693.080 0.52682
Para la coraza 1 329.82256172 156.02978373 87.262325894 61.300058485 47.238059576 38.23660647
Para los tubos 1 702.31459042 700.81954393 698.38412774 696.01596075 693.70975266 691.4661692
Hallando el coeficiente convectivo
Coeficiente convectivo en la coraza Coeficiente convectivo en los tubos 1 11754.76098 12 5540.1691125 23 3076.3396197 34 2144.2256916 45 1637.8430738 56 1312.9724216 6
Hallando el coeficiente de tranferencia global
1 3689.89912 2123.0966382 2726.02294 1764.1825313 1952.94842 1404.4030674 1529.07612 1170.9743375 1251.87201 1001.1977286 1052.09334 869.1978766
Hallando el area de tranferencia de calor
N° m21 9.953907853672 14.74882076253 24.96664487454 43.45008530755 114.2814509536 12917.8221541
Hallando la longitud
Basado en el area exterior Basado en el area interior N° m N° m
1 1.19943211192 1 1.4807803852 1.7772124773 2 2.1940894783 3.00844613287 3 3.7141310284 5.23567510867 4 6.463796435 13.7707565797 5 17.000934056 1556.57968061 6 1921.703309
La longitud nos idea de como varia el tamaño del intercambiador puesto que su diametro es constante
Analisis comparativo tamaño vs flujo masico para el problema
N° L (m) flujo (kg/s)1 1.19943211 83.915884772 1.77721248 33.585608033 3.00844613 16.820946134 5.23567511 11.222023965 13.77075658 8.414502046 1556.57968061 6.72354947
0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
10.00000000
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30.00000000
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TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
O M
ASIC
O R
EQUE
RIDO
0.00000000 5.00000000 10.00000000 15.000000000.00000000
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60.00000000
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Axis Title
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GRAFICA APROXIMA A ESCALA
0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
10.00000000
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70.00000000
80.00000000
90.00000000
TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
O M
ASIC
O R
EQUE
RIDO
0.00000000 5.00000000 10.00000000 15.000000000.00000000
10.00000000
20.00000000
30.00000000
40.00000000
50.00000000
60.00000000
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0.00000000 5.00000000 10.00000000 15.000000000.00000000
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90.00000000
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Como no disponemos de la temperatura ni el flujo masico para el agua haremos un metodo analitico Hallaremos un flujo masico optimo para lo cual haremos una curva de posibilidades para distintas temperaturas de salida
0.47244 m valor medio
(LMTD)' P Z F (LMTD)
38.29757661 0.423076923 0.181818182 0.999 38.2592790435.66416094 0.423076923 0.454545455 0.98 34.9508777230.98924433 0.423076923 0.909090909 0.93 28.81999722
25.7935608 0.423076923 1.363636364 0.82 21.1507198519.64442002 0.423076923 1.818181818 0.5 9.82221001110.33954245 0.423076923 2.272727273 0.01 0.103395424
Pr2.6302.7522.9813.2453.5513.906
0.008638692
4167.297356 (Kg/m²*s)
148639.0482
m²
Coeficiente convectivo en los tubos 5378.1308315366.6821795348.0324355329.8976675312.2373645295.056623
La longitud nos idea de como varia el tamaño del intercambiador puesto que su diametro es constante
0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
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TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
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0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
10.00000000
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TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
O M
ASIC
O R
EQUE
RIDO
0.00000000 5.00000000 10.00000000 15.000000000.00000000
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0.00000000 5.00000000 10.00000000 15.000000000.00000000
10.00000000
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DISEÑO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR Datos
Q = 1405221.84
Datos para el benceno Datos para el aguafluido por los tubos fluido por la coraza (consirerando ……….)
Ti = 18 Tih = 70 To = 40
mb(kg/s) = 36CP Tm=29 1774.27µ (1E-3) = 0.57682ρ (kg/m3) 873.18182
k 0.15755Pr 6.24545
Como no disponemos de la temperatura ni el flujo masico para el agua haremos un metodo analitico Hallaremos un flujo masico optimo para lo cual haremos una curva de posibilidades para distintas temperaturas de salida
PARA HALLAR UNA CURVA APROXIMANDA ASUMIREMOS:pasos por la coraza Ps 1pasos por los tubos Pt 4Arreglo triangular De = 1'' 0.0254 mtubos fijos Diametro de la coraza (Ds) 15.25 0.38735 mNum tub Nt 78Dext 1'' 0.0254 m (hipotesis )Nb: numero de deflectores (variable )ST: separacion entre centros de tubos 1.25'' 0.03175 mc: separacion entre tubos 0.00635 m
18.6Tipo de tubo 1'' 13BWG (valor medio del espesor ) = 0.515 0.0003322574 m2Dint = 0.81 0.020574 m
FLUIDO POR LA CORAZA (haremos circular el agua por la coraza) N° To Ti Tm Q Cph mh(kg/s)
B : separacion entre deflectores (Ds/5=< B <= Ds) = (6.2 hasta 31)
1 66 70 68 1405221.84 4186.40 83.915884772 60 70 65 1405221.84 4184.00 33.585608033 50 70 60 1405221.84 4177.00 16.820946134 40 70 55 1405221.84 4174.00 11.222023965 30 70 50 1405221.84 4175.00 8.4145020366 20 70 45 1405221.84 4180.00 6.723549474
propiedades del agua Tm α ʋ µ (1E-6) ρ (kg/m3) k(1E-3) 68 415.86 978.98 661.5665 0.1606 0.442 433.5 980.60 659.160 0.1592 0.4746 466.6 983.20 654.455 0.1576 0.5115 504.2 985.70 649.350 0.1559 0.5537 547.1 988.10 643.645 0.1542 0.6022 596.3 990.30 637.4
Area de flujo
= 0.0365999268 m² =
velocidad masica:
N° (Kg/m²*s)1 2292.7883225 =2 917.641398963 459.589611354 306.613289675 229.904887026 183.70390494
Numero de Reynolds para ambos casos
= 0.018562471
=1 102341.695652 39293.407573 18283.581214 11288.180105 7800.407386 5718.59546
Hallando nusseld
viscosidad a la temperatura de paredTmw H2O µ 1E-6 (C6H6) µ 1E-3
48.5 561.86 0.4713847 576.62 0.47861
44.5 602 0.4906642 630.5 0.50271
39.5 659.93 0.5147737 693.080 0.52682
Para la coraza 1 363.99529092 172.19594143 96.303526144 67.651322895 52.132368216 42.19827965
Para los tubos 1 884.06191182 882.17997213 879.11431084 876.13330165 873.23028526 870.4060998
Hallando el coeficiente convectivo
Coeficiente convectivo en la coraza Coeficiente convectivo en los tubos 1 12972.66512 12 6114.1829023 23 3395.0774286 34 2366.3877034 45 1807.5390688 56 1449.008752 6
Hallando el coeficiente de tranferencia global
1 4448.44214 2354.0611652 3209.42904 1954.7212263 2256.88779 1554.9970284 1749.36991 1295.9505335 1422.91379 1107.6855766 1190.25364 961.3932748
Hallando el area de tranferencia de calor
N° m21 8.256579418972 12.52734467183 21.60433931424 37.97852439775 100.5442146396 11418.3683916
Hallando la longitud
Basado en el area exterior Basado en el area interior N° m N° m
1 1.32654184806 1 1.6377059852 2.01270357964 2 2.4848192343 3.4710572921 3 4.2852559164 6.10181279493 4 7.5331022165 16.1539181701 5 19.943108856 1834.53010495 6 2264.851981
La longitud nos idea de como varia el tamaño del intercambiador puesto que su diametro es constante
Analisis comparativo tamaño vs flujo masico para el problema
N° L (m) flujo (kg/s)1 1.32654185 83.915884772 2.01270358 33.585608033 3.47105729 16.820946134 6.10181279 11.222023965 16.15391817 8.414502046 1834.53010495 6.72354947
0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
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60.00000000
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TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
O M
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EQUE
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GRAFICA APROXIMA A ESCALA
0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
10.00000000
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TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
O M
ASIC
O R
EQUE
RIDO
0.00000000 5.00000000 10.00000000 15.000000000.00000000
10.00000000
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Axis Title
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Como no disponemos de la temperatura ni el flujo masico para el agua haremos un metodo analitico Hallaremos un flujo masico optimo para lo cual haremos una curva de posibilidades para distintas temperaturas de salida
0.47244 m valor medio
(LMTD)' P Z F (LMTD)
38.29757661 0.423076923 0.181818182 0.999 38.2592790435.66416094 0.423076923 0.454545455 0.98 34.9508777230.98924433 0.423076923 0.909090909 0.93 28.81999722
25.7935608 0.423076923 1.363636364 0.82 21.1507198519.64442002 0.423076923 1.818181818 0.5 9.82221001110.33954245 0.423076923 2.272727273 0.01 0.103395424
Pr2.6302.7522.9813.2453.5513.906
0.006479019
5556.396475 (Kg/m²*s)
198185.3977
m²
Coeficiente convectivo en los tubos 6769.9015366755.4901636732.0141766709.1864326686.9559366665.329106
La longitud nos idea de como varia el tamaño del intercambiador puesto que su diametro es constante
0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
10.00000000
20.00000000
30.00000000
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50.00000000
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70.00000000
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TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
O M
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O R
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0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
10.00000000
20.00000000
30.00000000
40.00000000
50.00000000
60.00000000
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90.00000000
TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
O M
ASIC
O R
EQUE
RIDO
0.00000000 5.00000000 10.00000000 15.000000000.00000000
10.00000000
20.00000000
30.00000000
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50.00000000
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70.00000000
80.00000000
90.00000000
Axis Title
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DISEÑO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR Datos
Q = 1405221.84
Datos para el benceno Datos para el aguafluido por los tubos fluido por la coraza (consirerando ……….)
Ti = 18 Tih = 70 To = 40
mb(kg/s) = 36CP Tm=29 1774.27µ (1E-3) = 0.57682ρ (kg/m3) 873.18182
k 0.15755Pr 6.24545
Como no disponemos de la temperatura ni el flujo masico para el agua haremos un metodo analitico Hallaremos un flujo masico optimo para lo cual haremos una curva de posibilidades para distintas temperaturas de salida
PARA HALLAR UNA CURVA APROXIMANDA ASUMIREMOS:pasos por la coraza Ps 1pasos por los tubos Pt 4Arreglo triangular De = 1'' 0.0254 mtubos fijos Diametro de la coraza (Ds) 13.25 0.33655 mNum tub Nt 60Dext 1'' 0.0254 m (hipotesis )Nb: numero de deflectores (variable )ST: separacion entre centros de tubos 1.25'' 0.03175 mc: separacion entre tubos 0.00635 m
18.6Tipo de tubo 1'' 13BWG (valor medio del espesor ) = 0.515 0.0003322574 m2Dint = 0.81 0.020574 m
FLUIDO POR LA CORAZA (haremos circular el agua por la coraza) N° To Ti Tm Q Cph mh(kg/s)
B : separacion entre deflectores (Ds/5=< B <= Ds) = (6.2 hasta 31)
1 66 70 68 1405221.84 4186.40 83.915884772 60 70 65 1405221.84 4184.00 33.585608033 50 70 60 1405221.84 4177.00 16.820946134 40 70 55 1405221.84 4174.00 11.222023965 30 70 50 1405221.84 4175.00 8.4145020366 20 70 45 1405221.84 4180.00 6.723549474
propiedades del agua Tm α ʋ µ (1E-6) ρ (kg/m3) k(1E-3) 68 415.86 978.98 661.5665 0.1606 0.442 433.5 980.60 659.160 0.1592 0.4746 466.6 983.20 654.455 0.1576 0.5115 504.2 985.70 649.350 0.1559 0.5537 547.1 988.10 643.645 0.1542 0.6022 596.3 990.30 637.4
Area de flujo
= 0.0317999364 m² =
velocidad masica:
N° (Kg/m²*s)1 2638.8695787 =2 1056.15330823 528.961628164 352.894540945 264.607511486 211.43279625
Numero de Reynolds para ambos casos
= 0.018562471
=1 117789.498762 45224.487953 21043.367064 12992.056345 8977.827366 6581.77968
Hallando nusseld
viscosidad a la temperatura de paredTmw H2O µ 1E-6 (C6H6) µ 1E-3
48.5 561.86 0.4713847 576.62 0.47861
44.5 602 0.4906642 630.5 0.50271
39.5 659.93 0.5147737 693.080 0.52682
Para la coraza 1 407.32300352 192.69306443 107.76689284 75.704111335 58.337877796 47.22129774
Para los tubos 1 1090.5293592 1088.2079033 1084.4262754 1080.7490695 1077.168076 1073.684313
Hallando el coeficiente convectivo
Coeficiente convectivo en la coraza Coeficiente convectivo en los tubos 1 14516.849672 12 6841.9768213 23 3799.2061154 34 2648.0676283 45 2022.6971633 56 1621.4896501 6
Hallando el coeficiente de tranferencia global
1 5301.32725 2573.128262 3757.15859 2145.1927323 2606.65556 1713.4044914 2006.16273 1431.7129145 1624.37533 1226.0592526 1354.38573 1065.709405
Hallando el area de tranferencia de calor
N° m21 6.928249111482 10.70107176953 18.70541331194 33.11719762835 88.0743180726 10034.6262792
Hallando la longitud
Basado en el area exterior Basado en el area interior N° m N° m
1 1.4470636674 1 1.7864983552 2.23507150374 2 2.7593475353 3.90689242719 3 4.8233239844 6.91699918449 4 8.5395051665 18.3955778238 5 22.710589916 2095.87485538 6 2587.499821
La longitud nos idea de como varia el tamaño del intercambiador puesto que su diametro es constante
Analisis comparativo tamaño vs flujo masico para el problema
N° L (m) flujo (kg/s)1 1.44706367 83.915884772 2.23507150 33.585608033 3.90689243 16.820946134 6.91699918 11.222023965 18.39557782 8.414502046 2095.87485538 6.72354947
0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
10.00000000
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TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
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GRAFICA APROXIMA A ESCALA
0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
10.00000000
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TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
O M
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O R
EQUE
RIDO
0.00000000 5.00000000 10.00000000 15.000000000.00000000
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80.00000000
90.00000000
Axis Title
Axis Title
Como no disponemos de la temperatura ni el flujo masico para el agua haremos un metodo analitico Hallaremos un flujo masico optimo para lo cual haremos una curva de posibilidades para distintas temperaturas de salida
0.47244 m valor medio
(LMTD)' P Z F (LMTD)
38.29757661 0.423076923 0.181818182 0.999 38.2592790435.66416094 0.423076923 0.454545455 0.98 34.9508777230.98924433 0.423076923 0.909090909 0.93 28.81999722
25.7935608 0.423076923 1.363636364 0.82 21.1507198519.64442002 0.423076923 1.818181818 0.5 9.82221001110.33954245 0.423076923 2.272727273 0.01 0.103395424
Pr2.6302.7522.9813.2453.5513.906
0.004983861
7223.315418 (Kg/m²*s)
257641.017
m²
Coeficiente convectivo en los tubos 8350.972125
8333.195068304.2363968276.0773678248.655069
8221.97742
La longitud nos idea de como varia el tamaño del intercambiador puesto que su diametro es constante
0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
10.00000000
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TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
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EQUE
RIDO
0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
10.00000000
20.00000000
30.00000000
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60.00000000
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TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
O M
ASIC
O R
EQUE
RIDO
0.00000000 5.00000000 10.00000000 15.000000000.00000000
10.00000000
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30.00000000
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50.00000000
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90.00000000
Axis Title
Axis Title
DISEÑO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR Datos
Q = 1405221.84
Datos para el benceno Datos para el aguafluido por los tubos fluido por la coraza (consirerando ……….)
Ti = 18 Tih = 70 To = 40
mb(kg/s) = 36CP Tm=29 1774.27µ (1E-3) = 0.57682ρ (kg/m3) 873.18182
k 0.15755Pr 6.24545
Como no disponemos de la temperatura ni el flujo masico para el agua haremos un metodo analitico Hallaremos un flujo masico optimo para lo cual haremos una curva de posibilidades para distintas temperaturas de salida
PARA HALLAR UNA CURVA APROXIMANDA ASUMIREMOS:pasos por la coraza Ps 1pasos por los tubos Pt 4Arreglo triangular De = 1'' 0.0254 mtubos fijos Diametro de la coraza (Ds) 12 0.3048 mNum tub Nt 44Dext 1'' 0.0254 m (hipotesis )Nb: numero de deflectores (variable )ST: separacion entre centros de tubos 1.25'' 0.03175 mc: separacion entre tubos 0.00635 m
18.6Tipo de tubo 1'' 13BWG (valor medio del espesor ) = 0.515 0.0003322574 m2Dint = 0.81 0.020574 m
FLUIDO POR LA CORAZA (haremos circular el agua por la coraza) N° To Ti Tm Q Cph mh(kg/s)
B : separacion entre deflectores (Ds/5=< B <= Ds) = (6.2 hasta 31)
1 66 70 68 1405221.84 4186.40 83.915884772 60 70 65 1405221.84 4184.00 33.585608033 50 70 60 1405221.84 4177.00 16.820946134 40 70 55 1405221.84 4174.00 11.222023965 30 70 50 1405221.84 4175.00 8.4145020366 20 70 45 1405221.84 4180.00 6.723549474
propiedades del agua Tm α ʋ µ (1E-6) ρ (kg/m3) k(1E-3) 68 415.86 978.98 661.5665 0.1606 0.442 433.5 980.60 659.160 0.1592 0.4746 466.6 983.20 654.455 0.1576 0.5115 504.2 985.70 649.350 0.1559 0.5537 547.1 988.10 643.645 0.1542 0.6022 596.3 990.30 637.4
Area de flujo
= 0.0287999424 m² =
velocidad masica:
N° (Kg/m²*s)1 2913.7518265 =2 1166.16927783 584.061797764 389.654388965 292.170793926 233.45704586
Numero de Reynolds para ambos casos
= 0.018562471
=1 130059.238222 49935.372113 23235.384464 14345.395545 9913.017726 7267.38173
Hallando nusseld
viscosidad a la temperatura de paredTmw H2O µ 1E-6 (C6H6) µ 1E-3
48.5 561.86 0.4713847 576.62 0.47861
44.5 602 0.4906642 630.5 0.50271
39.5 659.93 0.5147737 693.080 0.52682
Para la coraza 1 440.92694892 208.59014653 116.6576084 81.949662925 63.150723746 51.11703135
Para los tubos 1 1397.6428952 1394.6676743 1389.8210684 1385.1082915 1380.5188166 1376.053968
Hallando el coeficiente convectivo
Coeficiente convectivo en la coraza Coeficiente convectivo en los tubos 1 15714.482561 12 7406.4365112 23 4112.6387331 34 2866.5318925 45 2189.5686747 56 1755.261741 6
Hallando el coeficiente de tranferencia global
1 6366.61300 2800.5761252 4373.48058 2332.9010733 2966.36834 1861.807174 2256.65902 1554.8884215 1813.88214 1331.0196016 1504.62981 1156.583734
Hallando el area de tranferencia de calor
N° m21 5.76898829182 9.193049568413 16.43712581024 29.44108399855 78.8726824486 9032.62353759
Hallando la longitud
Basado en el area exterior Basado en el area interior N° m N° m
1 1.64309387298 1 2.0285109542 2.61831757248 2 3.232490833 4.68153848508 3 5.7796771424 8.38525964778 4 10.35217245 22.4641158415 5 27.733476356 2572.62584717 6 3176.081293
La longitud nos idea de como varia el tamaño del intercambiador puesto que su diametro es constante
Analisis comparativo tamaño vs flujo masico para el problema
N° L (m) flujo (kg/s)1 1.64309387 83.915884772 2.61831757 33.585608033 4.68153849 16.820946134 8.38525965 11.222023965 22.46411584 8.414502046 2572.62584717 6.72354947
0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
10.00000000
20.00000000
30.00000000
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60.00000000
70.00000000
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90.00000000
TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
O M
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GRAFICA APROXIMA A ESCALA
0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
10.00000000
20.00000000
30.00000000
40.00000000
50.00000000
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TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
O M
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0.00000000 5.00000000 10.00000000 15.000000000.00000000
10.00000000
20.00000000
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70.00000000
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90.00000000
Axis Title
Axis Title
Como no disponemos de la temperatura ni el flujo masico para el agua haremos un metodo analitico Hallaremos un flujo masico optimo para lo cual haremos una curva de posibilidades para distintas temperaturas de salida
0.47244 m valor medio
(LMTD)' P Z F (LMTD)
38.29757661 0.423076923 0.181818182 0.999 38.2592790435.66416094 0.423076923 0.454545455 0.98 34.9508777230.98924433 0.423076923 0.909090909 0.93 28.81999722
25.7935608 0.423076923 1.363636364 0.82 21.1507198519.64442002 0.423076923 1.818181818 0.5 9.82221001110.33954245 0.423076923 2.272727273 0.01 0.103395424
Pr2.6302.7522.9813.2453.5513.906
0.003654831
9849.975569 (Kg/m²*s)
351328.6595
m²
Coeficiente convectivo en los tubos 10702.76262
10679.979210642.8652310606.7760910571.6311610537.44058
La longitud nos idea de como varia el tamaño del intercambiador puesto que su diametro es constante
0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
10.00000000
20.00000000
30.00000000
40.00000000
50.00000000
60.00000000
70.00000000
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90.00000000
TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
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RIDO
0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
10.00000000
20.00000000
30.00000000
40.00000000
50.00000000
60.00000000
70.00000000
80.00000000
90.00000000
TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
O M
ASIC
O R
EQUE
RIDO
0.00000000 5.00000000 10.00000000 15.000000000.00000000
10.00000000
20.00000000
30.00000000
40.00000000
50.00000000
60.00000000
70.00000000
80.00000000
90.00000000
Axis Title
Axis Title
DISEÑO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR Datos
Q = 1405221.84
Datos para el benceno Datos para el aguafluido por los tubos fluido por la coraza (consirerando ……….)
Ti = 18 Tih = 70 To = 40
mb(kg/s) = 36CP Tm=29 1774.27µ (1E-3) = 0.57682ρ (kg/m3) 873.18182
k 0.15755Pr 6.24545
Como no disponemos de la temperatura ni el flujo masico para el agua haremos un metodo analitico Hallaremos un flujo masico optimo para lo cual haremos una curva de posibilidades para distintas temperaturas de salida
PARA HALLAR UNA CURVA APROXIMANDA ASUMIREMOS:pasos por la coraza Ps 1pasos por los tubos Pt 4Arreglo triangular De = 1'' 0.0254 mtubos fijos Diametro de la coraza (Ds) 10 0.254 mNum tub Nt 24Dext 1'' 0.0254 m (hipotesis )Nb: numero de deflectores (variable )ST: separacion entre centros de tubos 1.25'' 0.03175 mc: separacion entre tubos 0.00635 m
18.6Tipo de tubo 1'' 13BWG (valor medio del espesor ) = 0.515 0.0003322574 m2Dint = 0.81 0.020574 m
FLUIDO POR LA CORAZA (haremos circular el agua por la coraza) N° To Ti Tm Q Cph mh(kg/s)
B : separacion entre deflectores (Ds/5=< B <= Ds) = (6.2 hasta 31)
1 66 70 68 1405221.84 4186.40 83.915884772 60 70 65 1405221.84 4184.00 33.585608033 50 70 60 1405221.84 4177.00 16.820946134 40 70 55 1405221.84 4174.00 11.222023965 30 70 50 1405221.84 4175.00 8.4145020366 20 70 45 1405221.84 4180.00 6.723549474
propiedades del agua Tm α ʋ µ (1E-6) ρ (kg/m3) k(1E-3) 68 415.86 978.98 661.5665 0.1606 0.442 433.5 980.60 659.160 0.1592 0.4746 466.6 983.20 654.455 0.1576 0.5115 504.2 985.70 649.350 0.1559 0.5537 547.1 988.10 643.645 0.1542 0.6022 596.3 990.30 637.4
Area de flujo
= 0.023999952 m² =
velocidad masica:
N° (Kg/m²*s)1 3496.5021917 =2 1399.40313343 700.874157314 467.585266755 350.604952716 280.14845503
Numero de Reynolds para ambos casos
= 0.018562471
=1 156071.085862 59922.446543 27882.461354 17214.474655 11895.621266 8720.85808
Hallando nusseld
viscosidad a la temperatura de paredTmw H2O µ 1E-6 (C6H6) µ 1E-3
48.5 561.86 0.4713847 576.62 0.47861
44.5 602 0.4906642 630.5 0.50271
39.5 659.93 0.5147737 693.080 0.52682
Para la coraza 1 510.16615082 241.34526683 134.97646944 94.818300835 73.067345346 59.14399015
Para los tubos 1 2269.8092892 2264.9774513 2257.1064334 2249.4527585 2241.9993296 2234.748295
Hallando el coeficiente convectivo
Coeficiente convectivo en la coraza Coeficiente convectivo en los tubos 1 18182.143547 12 8569.4766785 23 4758.4505257 34 3316.6662759 45 2533.3988438 56 2030.8922559 6
Hallando el coeficiente de tranferencia global
1 8886.42338 3199.6804132 5735.64955 2671.3099763 3731.22596 2136.7136624 2781.17382 1787.1171395 2207.63970 1531.4581426 1815.44468 1331.860769
Hallando el area de tranferencia de calor
N° m21 4.133149444962 7.009776912193 13.06770753974 23.88864990225 64.8048455246 7486.18493269
Hallando la longitud
Basado en el area exterior Basado en el area interior N° m N° m
1 2.15816806581 1 2.664405022 3.6602297792 2 4.5188021973 6.82344286871 3 8.4240035424 12.4737133367 4 15.399646095 33.8385412823 5 41.775976896 3908.99130835 6 4825.915195
La longitud nos idea de como varia el tamaño del intercambiador puesto que su diametro es constante
Analisis comparativo tamaño vs flujo masico para el problema
N° L (m) flujo (kg/s)1 2.15816807 83.915884772 3.66022978 33.585608033 6.82344287 16.820946134 12.47371334 11.222023965 33.83854128 8.414502046 3908.99130835 6.72354947
0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
10.00000000
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30.00000000
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70.00000000
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90.00000000
TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
O M
ASIC
O R
EQUE
RIDO
GRAFICA APROXIMA A ESCALA
0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
10.00000000
20.00000000
30.00000000
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60.00000000
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90.00000000
TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
O M
ASIC
O R
EQUE
RIDO
0.00000000 5.00000000 10.00000000 15.000000000.00000000
10.00000000
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90.00000000
Axis Title
Axis Title
Como no disponemos de la temperatura ni el flujo masico para el agua haremos un metodo analitico Hallaremos un flujo masico optimo para lo cual haremos una curva de posibilidades para distintas temperaturas de salida
0.47244 m valor medio
(LMTD)' P Z F (LMTD)
38.29757661 0.423076923 0.181818182 0.999 38.2592790435.66416094 0.423076923 0.454545455 0.98 34.9508777230.98924433 0.423076923 0.909090909 0.93 28.81999722
25.7935608 0.423076923 1.363636364 0.82 21.1507198519.64442002 0.423076923 1.818181818 0.5 9.82221001110.33954245 0.423076923 2.272727273 0.01 0.103395424
Pr2.6302.7522.9813.2453.5513.906
0.001993544
18058.28854 (Kg/m²*s)
644102.5424
m²
Coeficiente convectivo en los tubos 17381.5715717344.5706917284.2966217225.6868917168.6105917113.08418
La longitud nos idea de como varia el tamaño del intercambiador puesto que su diametro es constante
0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
10.00000000
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90.00000000
TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
O M
ASIC
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0.00000000 2.00000000 4.00000000 6.00000000 8.00000000 10.00000000 12.00000000 14.000000000.00000000
10.00000000
20.00000000
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80.00000000
90.00000000
TAMAÑO DEL INTERCAMBIADOR
FLUJ
O M
ASIC
O R
EQUE
RIDO
0.00000000 5.00000000 10.00000000 15.000000000.00000000
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70.00000000
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90.00000000
Axis Title
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Analisis del diametro la coraza vs coeficiente global para 33.58kg/s Q 1405221.84LMTD 34.9508777m 33.585608Ds Nt Ud L (ideal)
19.25 138 1585 1.5717.25 104 1764 1.7715.25 78 1954 2.0213.25 60 2145 2.23
12 44 2332 2.6210 24 2671 7
Ds Ud L (mm)+20019.25 1585 177017.25 1764 197015.25 1954 222013.25 2145 2430
12 2332 282010 2671 7200
Analisis del diametro la coraza vs coeficiente global para 16.82kg/s
Ds Ud L19.25 1267 2.617.25 1404 315.25 1555 3.4713.25 1703 3.9
12 1861 4.6810 2136 6.82
Ds Ud L19.25 1267 280017.25 1404 320015.25 1555 367013.25 1703 4100
12 1861 488010 2136 7020
Analisis del diametro la coraza vs coeficiente global para 33.58kg/s
At (real) L (real)25.3663241 2.3035352522.7923037 2.7464474620.5760613 3.3058569218.7438805 3.9149360117.2408335 4.9104579115.0526484 7.85991927
8 10 12 14 16 18 200
500
1000
1500
2000
2500
3000
diametro de la coraza
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cient
e gl
obal
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Diametro de la coraza
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-
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gitu
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Analisis del diametro la coraza vs coeficiente global para 16.82kg/s
8 10 12 14 16 18 200
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2000
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Diametro de la corazaUd
-
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2500
Diametro de La coraza Ds
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Diametro de la corazaUd
-
long
itud
8 10 12 14 16 18 200
500
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1500
2000
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diametro de la coraza
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e gl
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Diametro de la coraza
Ud
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8 10 12 14 16 18 200
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Diametro de la coraza
Ud
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lon
gitu
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8 10 12 14 16 18 200
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Diametro de La coraza Ds
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cient
e gl
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