PROBLEMAS PROPUESTOS DE TRANSFERENCIADE CALOR EN INT.DE DOBLE TUBO

1. Un intercambiador de calor de doble tubo se sobrediseñó debido a que no habían datos disponibles respecto a la velocidad en que se acumulaba el lodo. Originalmente se diseñó para enfriar 13,000 lb/hr de ácido acético de 250 a 150 °F calentando 19000 lb/hr de alcohol butílico de 100 a 157°F. Un coeficiente de diseño Ud = 85 se empleo, pero durante la operación inicial se obtuvo una temperatura de 117°F a la salida del líquido caliente. Y aumentó durante la operación a una velocidad promedio de 3°F por mes. ¿Qué factor de obstrucción debió de especificarse para un ciclo de seis meses de operación?

2. Se quiere calentar 18000 lb/hr de ortoxileno desde 100 hasta 150°F, enfriando 18000 lb/hr de alcohol butílico de 170 a 140°F, en un intercambiador de calor de doble tubo. Disponibles para éste propósito hay 5 horquillas de 20 pies cuyos anulos y tubos están colocados en serie. Los intercambiadores son de 3y 2”IPS. a) ¿Cuál es el factor de obstrucción?, b) las caídas de presión?. c) Si las corrientes calientes y frías en (a) se cambian con respecto al anulo y al tubo interior, ¿Cómo justifica esto o refuta su decisión inicial respecto a donde colocar la corriente caliente?

3. Se quiere enfriar 10000 lb/hr de gasolina de 57°API desde 150 hasta 130°F, calentando kerosene de 42°API desde 70 hasta 100°F, haciendo uso de un intercambiador de calor de doble tubo. Se permite un factor de obstrucción mínimo de 0.004. a) ¿Cuántas horquillas de 2x1¼”IPS de 20 pies de largo se requieren?, b) ¿Cómo deben arreglarse? C) ¿Cuál es el factor final de obstrucción?.

4. Se debe calentar 7000 lb/hr de anilina desde 100 hasta 150°F mediante enfriamiento de 10000 lb/hr de tolueno con una temperatura inicial de 185°F en un intercambiador de calor de doble tubo, con tubos de 2x1” IPS, de 20 pies de longitud. Se requiere un factor de obstrucción de 0.005. a) ¿Cuántas horquillas serán necesarias?. ¿Cómo deben arreglarse?. ¿Cuál es el factor final de obstrucción?

5. Un líquido se enfría desde 350 hasta 300°F, mediante otro que se calienta desde 290 hasta 315°F, en un intercambiador de doble tubo. ¿Cómo se desvía la diferencia verdadera de temperatura de la MLTD si, a) el fluido caliente está en serie y el fluido frío fluye en dos trayectorias paralelas en contracorriente, b) el fluido caliente está en serie y el fluido frío en tres trayectorias de flujo paralelo – flujo a contracorriente, c) el rango del fluido frío en (a) y en (b) se cambia de 275°F a 300°F.?

6. 100 000 lb/hr de nitrobenceno se deben enfriar desde 325 a 275°F calentando benceno de 100 a 300°F. Se emplearán horquillas con tubos de 20 pies de largo, de 4 por 3 pulg IPS en un intercambiador de doble tubo. Se requiere un factor de obstrucción mínimo de 0.004. a) ¿Cuántas horquillas se requieren? b) ¿Cómo deben arreglarse?, c) ¿Cuál es el factor final de obstrucción?

7. Se quiere calentar metano desde 265°F hasta 310°F y con este fin se dispone de un aire caliente que sale de un horno a 330°F, y al que se le puede enfriar hasta 290°F. Seleccione y diseñe el intercambiador de calor mas adecuado. Usted disponga de los tubos y sus características.

8. Se desea enfriar una mezcla gaseosa de 2570 lb/hr de CO, 12.8 lb/hr de CH3I, y 2.4 lb/hr CH3COOH, desde 140°F hasta 83°F a 102 psia. Para el enfriamiento se debe usar agua a 77°F Se dispone de tubos de 4” y de 3” IPS con número de cédula 40. Se permite una caída

de presión de 5 psi en cada corriente. ¿Se puede usar un intercambiador de doble tubo? De ser así, cuántas horquillas tendría el arreglo del intercambiador?.

9. Una corriente de 6330 lb/hr de tolueno se enfrían de 160 a 100°F calentando acetato de amilo de 90 a 100°F usando horquillas de 15 pies. Los intercambiadores son de 2 x 1 1/$ pulg IPS. Permitiendo 10 lb/pulg2 de caída de presión y un factor de obstrucción mínimo de 0.004, a) cuantas horquillas se requieren?, b) como deben arreglarse? c) ¿Cuál es el factor final de obstrucción?

10. El caudal de la mezcla de gases es de 6 740.3 lb/hr y el del gas caliente es de 7,132.7 lb/hr. Se dispone de tubos de 3 X 2" IPS de 8 pies de longitud, y tubos de 3/4” OD, 16 BWG, de 10 pies de longitud. Se tolera 10 psi como caída máxima de presión en cada fluido. Diseñe y especifique el intercambiador más aconsejable para la operación. Desarrolle la hoja de especificaciones para la unidad propuesta.

11. Un combustible ligero de 24°API se calienta desde 75 hasta 104°F, haciendo uso de un intercambiador de calor de doble tubo. Se permite un factor de obstrucción mínimo de 0.0035. a) ¿Cuántas horquillas de 2x1¼”IPS de 16 pies de largo se requieren?, b) ¿Cómo deben arreglarse? C) ¿Cuál es el factor final de obstrucción?.

12. Se debe calentar 16000 lb/hr de anilina desde 100 hasta 150°F mediante enfriamiento de 9500 lb/hr de tolueno con una temperatura inicial de 165°F en un intercambiador de calor de doble tubo, con tubos de 2x11/4” IPS, de 16 pies de longitud. Se requiere un factor de obstrucción de 0.005. a) ¿Cuántas horquillas serán necesarias?. ¿Cómo deben arreglarse?. ¿Cuál es el factor final de obstrucción?

13. Un líquido se enfría desde 370 hasta 250°F, mediante otro líquido que se calienta desde 240 hasta 300°F, en un intercambiador de doble tubo. ¿Cómo se desvía la diferencia verdadera de temperatura de la MLTD si, a) el fluido caliente está en serie y el fluido frío fluye en dos trayectorias paralelas en contracorriente, b) el fluido caliente está en serie y el fluido frío en dos trayectorias de flujo paralelo – flujo a contracorriente.

14. 85 000 lb/hr de glicerina se deben enfriar desde 300 a 235°F calentando etilenglicol de 100 a 300°F. Se emplearán horquillas con tubos de 20 pies de largo, de 3 por 2 pulg IPS en un intercambiador de doble tubo. Se requiere un factor de obstrucción mínimo de 0.004. a) ¿Cuántas horquillas se requieren? b) ¿Cómo deben arreglarse?, c) ¿Cuál es el factor final de obstrucción?

15. Se desea enfriar una mezcla gaseosa de 3470 lb/hr de CO, 32.4 lb/hr de CH 3I, y 4.4 lb/hr CH3COOH, desde 130°F hasta 80°F a 100 psia. Para el enfriamiento se debe usar agua a 75°F Se dispone de tubos de 4x3” IPS con número de cédula 40. Se permite una caída de presión de 5 psi en cada corriente. ¿Se puede usar un intercambiador de doble tubo? De ser así, cuántas horquillas tendría el arreglo del intercambiador?.