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yaz-antonio
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Intercambiador de doble tubo aceite lubricante – aceite crudo6900 lb/h de un aceite lubricante de 26° API deben enfriarse de 450 a 350°F por 72500 lb/h de un aceite crudo de 34° API. El aceite crudo se calienta de 300 a 310° F. El factor de obstrucción será de 0.003 para cada corriente, y la caída de presión permitida en cada una de ellas será de 10 lb/in2.Se dispone de cierto número de horquillas de 20 ft de 3 por 2 in IPS. ¿Cuántas deberán usarse y que arreglo deberá hacerse?La viscosidad de aceite crudo se puede obtener de la Fig.14.Para el aceite lubricante las viscosidades son 1.4 centipoise a 500°F, 3.0 a 400°F y 7.7 a 300°F. Estas viscosidades son suficientemente grandes para introducir un error si se supone que 1. Balance de CalorAceite Lubricante (Fluido Caliente)
Q=6900 (0.62 ) (450−350 ° F )=427800 Btuh
Aceite Crudo (Fluido Frio)
Q=72500 (0.585 ) (310−300 ° F )=424125 Btuh
2. Determinar ΔtFluido Caliente Fluido Frio Δt
450 310 140 (Δt2)350 300 50(Δt1)
90 (Δt2- Δt1)Sera imposible poner 72500 lb/h de crudo en una sola tubería o anulo puesto que el área de flujo de cada uno de ellos es muy pequeña .Supóngase que se emplearan dos corrientes en paralelo.Δt= 87.5°F3. Determinación de temperaturas calóricas
ΔtcΔth
= 50140
=0.357
Obtenemos a kc=0.43 y Fc=0.395 (Figura 17)Tc=350° F+ (0.395 ) (450−350° F )=389.5
tc=300° F+ (0.395 ) (310−300 ° F )=303.95=304 ° F4. Área de flujo
D2=3.068
12∈¿=0.255 ft ¿ D1=2.38
12∈¿=0.198 ft ¿
aa=Π(D2
2−D12 )
4=Π
(0.2552−0.1982 )4
=0.0203 ft2
Se calcula el diámetro equivalente mediante la siguiente formula
De=(D 2
2−D12 )
D1
=(0.2552−0.1982 )
0.198 ft=0.130 ft
5. Velocidad de MasaPara calcular la velocidad de la masa se tiene la siguiente formula que se muestra a continuación
Ga=Waa
Ga= 69000.0203
=339901.4778 lb /hft2
6. A 389°F μ=cp¿3.0cp (2.42 )=7.26 lb / fth
Determinamos a ℜ=DaGa/ μ
ℜ=0.130 ft (339901.4778lb /hft 2 )
7.26 lb / fth=6086.3900
Si solamente se necesitan 2 horquillas en serie LD
serab (2 ) 400.130
=615.38
Nota se usa LD
=600
7. Determinar JH=20.5(Figura .24)8. A Tc= 389.5 °F
C=0.615 Btu/lb°F (Figura 4)
( cμ )13=
(0.615btu /lb ° F)(7.26 lb / fth)0.067btu /hft 2° F / ft
=4.054
9. h0= jHKDe ( cμk )
13 ∅ a
Despejando obtenemos queh0∅ a
=20.5¿¿
tw=tc+
h0∅ a
hi0
∅ a+
h0∅ a
(Tc−tc )=304+42.83
btuhft2
° F
297+42.83 btuhft 2
° F(389.5−304 ° F )=314.7 ° F
μW=6.6 (2.42 )=16 lbfth
(Figura 14 )
∅ a=( μμW
)0.14
=( 7.26lbfth
16lbfth
)0.14
=0.895
h0=h0∅ a
∅ a=42.83 btuhft 2
° F (0.895 )=38.33
Tubo InteriorAceite Crudo Fluido Frio4. Área de flujo
D= 2.00712∈¿=0.167 ft ¿
aa=Π(D2
2−D12 )
4=Π
(0.1672 )4
=0.0222 ft2
Puesto que se supusieron 2 corrientes paralelas en cada tubo fluirán 5. Velocidad de MasaPara calcular la velocidad de la masa se tiene la siguiente formula que se muestra a continuación
Gp= wap
Gp= 725002(0.0222)
=1647727.27 lb /hft2
6. A 304° μ=0.83 cp¿0.83cp (2.42 )=2.0086 lb / fth
Determinamos a ℜ=DGp/ μ
ℜ=0.167 ft (1647727.27 lb /hft2 )
2.00 lb / fth=137586
Si solamente se necesitan 2 horquillas en serie LD
serab (2 ) 400.130
=615.38
Nota se usa LD
=600
7. Determinar JH=320(Figura .24)8. A tc=304 °F
c=0.585 Btu/lb°F (Figura 4)
k=0.073 Btu/h·ft2·°F/ft
( cμ )13=
(0.585btu /lb ° F)(2.00lb / fth)0.073btu /hft 2° F / ft
=2.52
9. Coeficiente total limpio
UC=hi0h0hi0h0
=297(38.4 )297+38.4
=34.0 Btuh ft 2° F
10. Coeficiente total de diseño UD
1UD
= 1UC
+Rd
Rd=0.003+0.003=0.006h ft2° F/Btu
U D=28.2Btu
h ft2 ° F38.4 hexterior 297
UC=34.0UD=28.2
11. Superficie
A= QU D Δt
= 42700028.2(87.5)
=173 ft2
Superficie externa /pie lineal, a¨=0.622 ft (Tabla 11)
Longitud requerida¿1730.622
=278 ft lineal
Son más de 6 horquillas de 20 ft o 240 ft lineales. Además al ser dos corrientes en paralelo usar 8 horquillas o 320 ft lineales.12. UD corregida
U D=QAΔt
= 427000(320)(0.622)(87.5)
=24.51
13. El factor de obstrucción corregido será Rd= 1U D
− 1UC
= 124.5
− 134
=0.0114 hft 2° F /Btu
9. ℎ𝑖¿ jHKDe ( cμk )
13∅ p= hi
∅ p=320 (0.073 )(252)
0.172=342btu /h ft2 ° F
10. h0∅ p
= hi∅ p
x DI DE=342(2.067)0.172
=297
Ahora de 4) a 9) para obtener tw
μw=0.77 (2.42 )=1.86 (Figura14)
∅ p=( μμw )
0.14
=(2.011.86 )0.14
=1.0 (Figura24)
Determinamos a hi0
hi∅ p
∅ p=297 (1.0 )=297