ejercicio-6.1
Post on 03-Dec-2015
220 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
transferencia de calor II
Intercambiador de doble tubo para tolueno-benceno
Fredys Jiménez
Jenniffer Rubio de La Hoz
Yuliza Canchila Jiménez
Universidad del AtlánticoBarranquilla, agosto de 2015Facultad de ingeniería química
EJEMPLO 6,1
Se desea calentar 9820lb /h de benceno frio de 80 a 120° F usando tolueno caliente que se enfría de 160 a 100 ° F . Las gravedades específicamente a 68 son 0,88 y 0,87 respectivamente. Las otras propiedades se encontraran en el apéndice. A cada corriente se le asignará un factor de obstrucción de 0,001 y la caída de presión permitida para cada corriente es de 10 lb /¿2 .
Se dispone de cierto número de horquillas de 20 ftde longitud de 2 por 1 ¼ in IPS. ¿Cuántas horquillas se requieren
PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
CALCULO DE MDLT
T. Fluido caliente
T. Fluido Frio ∆T
Fluido caliente Fluido FrioTe: 160° F Te: 80° FTs: 100° F Ts: 120° FS: 0.87 S: 0.88K: 0.085 K: 0,091Cp: 0.44 Btu/ lbmf Cp: 0.425 Btu/ lbmf
Tprom:160+100
2=130 ° F Tprom:
120+802
=100 ° F
µ:0.41 cp=0,99lbh∗ft µ:0.50 cp=1,21
lbh∗ft
Flujo: ? W: 9820 lb /h
BAJA TEMPERATURA
100 80 20
ALTA TEMPERATURA
160 120 40
MDLT=∆T 2−∆T 1
ln(∆T 2
∆T 1
)
MDLT= 40−20
ln(4020
)=28.853 ° F
CALCULO DEL ÁREA DE FLUJO
2¿ 2.067 ¿ Di
114
¿ 1.66 ¿ De
114
¿ 1.38 ¿ Di
Los diámetros mencionados anteriormente son los diámetros equivalentes de cada una de las tuberías encontradas en la tabla A-11.
Ánulo
Ae= π4
(De¿¿2−Di2)¿
Ae= π4
(2.06712
¿¿2−1.6612
2
)=0.08826 ft2¿
Externo
Ap=π4Di2
Ap=π4
1.3812
2
=0.0104 ft2
CÁLCULO DE LOS FLUJOS MÁSICOS
Ánulo : hallamos la velocidad de masa que está dada por la siguiente formula:
Ga=w /ae
En este caso calculamos primeramente el calor con ayuda del flujo másico del benceno y luego
Q=W Cp( t1−t 2)
Q=9820lbhx 0.425 (120−80 )° F=167000 Btu /h
Despejamos el flujo másico con el calor encontrado:
W= 167000 Btu/h0.44 (167−100 )° F
=6330 lb /h
Finalmente hallamos la velocidad de masa en el anulo:
Ga= 6330lb /h0.08826 ft 2
=767000lb
h∗ft2
Tubo interior: En este caso ya conocemos el flujo másico del benceno es solo realizar la operación para conocer la velocidad de masa
Gp=w /a p
Gp=9820 lb /h0.0104 ft2
=¿ 943000lb
h∗ft2
CÁLCULO DE Nre y Pr
Nrea=DGaμ
=58791,88
Nrep=DGpμ
=89853.99
Pra=Cpμk
=0,44∗0,990,085
=¿5,125
Prp=Cpμk
=0,425∗1,21
0,091=¿5,651
CÁLCULOS DE LOS FLUJOS MÁSICOS
Ánulo: El valor deJH es de 167.
ho=JH∗( kDe )∗¿
ho=167∗( 0,0850,0762 )∗(1,725 )∗1
ho=323Btu
h∗ft2∗° F
Tubo exterior: El valor deJH es de 236.
hi=JH∗( kD )∗¿
hi=236∗( 0,0910,115 )∗(1,78 )∗1
hi=333Btu
h∗ft2∗° F
CORRECCIÓN DE hi A LA SUPERFICIE
hio=hi∗( DIDE )hio=333∗(1,38
1,66 )hio=276
Btu
h∗ft 2∗° F
CALCULO DEL COEFICIENTE TOTAL Uc
Uc= hiohohio+ho
Uc=276∗323276+323
Uc=149Btu
h∗ft 2∗° F
CÁLCULO DEL COEFICIENTE TOTAL DE DISEÑO U D
1UD
= 1U c
+Rd
El valor de Rd es 0,002 el cual es el requerido por el problema
1UD
= 1149
+0,002
U D=115Btu
h∗ft2∗° F
CÁLCULO DEL ÁREA REQUERIDA
Q=A∗U D∗MLDT
A= QU D∗MLDT
A= 167000 Btu/h
115Btu
h∗ft2∗° F∗28.853 ° F
A=50,5 ft2
CÁLCULO DE EL NÚMERO DE HORQUILLASPara el cálculo del número de horquillas se necesita la longitud requerida, de la tabla II para el tubo estándar de 1.1/4 de pulgada hay 0.435 ft de superficie externa
longitud requerida= area requeridaarea superf icial
longitud req= 50,5 ft2
0.435 ft2=116
Se requieren 116, donde se puede aproximar a 120 y así realizar el cálculo del número de horquillas teniendo 20 ft. Si dividimos los 120 de log entre los 20 ft, encontramos que el número de horquillas es 3.
CÁLCULO DE LA CAIDA DE PRESIÓN(En el anulo)
De '=(D ext−Di)
De '=(0.1725−0.138) ft
De '=0.0345 ft
Nre '=(D ' eGa)
μNre '=26800
f a'=0.0035+ 0.264
(Da)μ
0.42
fx=0.00569fa=0.0072
∆ P= f G2L2 g ρ2De
∆ Pa=9.37 lb / pul2
∆ Pp=3.2lb / pul2
top related