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Diseño de un intercambiador de calor para procesar alcohol.
Indice
1. Hoja De Cálculos.
2. Calculo de la variación de presión en los tubos
3. Calculo de la variación de presión en la carcasa
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 |
Trabajo enviado por:
José Luis Merchán
josel[arroba]cue.satnet.net
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