Diseño de un intercambiador de calor para procesar alcohol.

Indice1. Hoja De Cálculos.2. Calculo de la variación de presión en los tubos 3. Calculo de la variación de presión en la carcasa

1. Hoja De Cálculos.

Problema: En una planta que procesa alcoholes, el alcohol etílico obtenido debe ser enfriado,

desde hasta a la presión de 1 Atm. sabiendo que la temperatura de saturación

del vapor a esta presión es de .

El caudal ha enfriarse es de , siendo su densidad . Para este proceso

vamos a utilizar agua cuya temperatura de entrada es de y su temperatura de salida

es de .

El proceso tecnológico recomienda que las resistencias a las incrustaciones es de

y la pérdida de presión por rozamiento máxima es de .

Estamos perdiendo CALOR SENCIBLE, el equipo es un CALENTADOR

Calculo Del Calor Especifico Del Alcohol ( ) a la temperatura media Tm.

Tabla A-11

Este calor pierde el ALCOHOL y gana el AGUA

Ecuación De Balance De Calor

Calculo del calor especifico del agua ( ) a la temperatura media tm.

Tabla A-11

Calculo De Las Resistencias A Las Incrustaciones (RD)

Coeficiente global de transferencia de calor de diseño

Coeficiente global libre de transferencia de calor en función del área externa

: Varía entre 300 a 500 (escogemos el intermedio de 400)

Ahora el balance de calor es igual a un calor transferido:

Calculo De :

donde:

es el área de diseño

es la temperatura media logarítmica

Fc es el factor de corrección

Cálculo del área de diseño.

es el área de cada tubo.

Nt es el número de tubos

Escogemos el tubo de:

Diámetro exterior (De) = 1" = 0,0254 [m]

Diámetro interior (Di) = 0,02118 [m]

Espesor ( ) = 0,00211 [m]

Longitud (L) = 18 pies = 5,49 [m]

Material: COBRE (Cu)

Distribución de los tubos en los espejos: CUADRADA

Paso del tubo (Pt) = " = 0,03175 [m]

Número de pasos (Np) = 6

Fc, asumimos al principio = 1

Nota: Cuando se diseña un intercambiador de calor el módulo de REYNOLS en el interior del tubo mientras no se especifique lo contrario debe ser mayor a 7000

Calculo Del Numero De Reynols

(viscosidad para el agua a la temperatura media de 32,5 [C]

(si cumple que es mayor a 7000)

Cálculo de (Fc) real:

Fc = 0,82 De las tablas

Corrección del área de diseño

Nt = 368 Tabla V.1.4

Calculo De :

Tabla A-18 para el cobre

Cálculo de hc:

Para el agua

A la Temperatura de 32,5 [C]

 

 

Cálculo de :

Para el alcohol

Pt = 1,25" = 0,03175 [m]

Cálculo del número de Reynols para el alcohol:

Cálculo de (Gs) velocidad másica en la carcasa:

ap = área de paso

 

tabla: V.1.4

Ds = 31" = 0,7874 [m]

C = ¼" = 0,00635 [m]

Pt = 1 ¼" = 0,03175 [m]

Cálculo de ( ). Varía de:

Cálculo del número de placas deflectoras ( )

= 44 PLACAS (promedio)

= 45 ESPACIOS

(Si está entre 0,07874 y 0,3937)

A la Temperatura de 52,5 [C] por Tablas para el alcohol:

si cumple

2. Calculo de la variación de presión en los tubos

Cálculo de

Cálculo de la velocidad (v) del agua en el tubo.

= Densidad del agua

Cálculo de la longitud (L).

Cálculo de :

De la tabla.

Calculo De

Este valor si es menor que y por lo tanto si cumple.

3. Calculo de la variación de presión en la carcasa

Cálculo de

Cálculo de

De la tabla.

Cálculo de la velocidad de la carcasa( )

Cálculo de la longitud de la carcasa( )

Este valor si es menor que y por lo tanto si cumple.

Ficha

CALENTADOR 2:6 Nt = 368

PARAMETRO PERMITIDO CALCULADO CUMPLE

Rd 0,0006

0,64

0,64

0,0011

0,932

0,656

SI

SI

SI