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• Luis Enrique Martinez Carvajal

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175,000 lb/hr de agua destilada entran al intercambiador a 93°F y salen a 85°F. el calor que sede el agua manantial a 75°F y sale del intercambiador a 80°F. Se permite una caida de presion de 10PSI, el factor de cruda es de 0.0015. Para este proceso se dispone de un equipo de con diametro interior de 15 1/4 de in y 16ft de longitud. Los tubos estan en arreglo triangular con una distancia entre centros de 15/16 de in, el ha estan a 12in una de la otra. ¿Es adecuado el cambiador?.

"W" _"Agua destilada" "T" _"1"

"T" _"2" "W" _"Agua cruda" "t" _"1" "t" _"2" "Δ" _"P"

〖 "hi" 〗 _"Agua destilada" 〖 "hi" 〗 _"Agua cruda"

DATOS: 175000 93

lb/hr °F

85

°F

280000

lb/hr °F

75

80"in" 〗 ^"2" "lb" ∕ 〖 °F

Di "P" _"T" Dt L "N" _"t" "C" _"P" B

n (paso en los tubos)

10

0.0005 0.0015 15.25 0.75 16 0.9375 12

in in f in in

160 1 2

BTU/lb°F

Con la formula del calor. "Q" _"Agua destilada" "Q" _"Agua cruda" "Δ" _"T1"

Para diferencia de temperatura media "Δ" _"TML" Para calcular " " "F" _"T"

R De pagina 828 FT nos da:

a 85°F. el calor que sede el agua es transferido a 280,000 lb/hr de agua cruda, proveniente de un de presion de 10PSI, el factor de incrustacion del agua destilada es de 0.0005 y para el agua diametro interior de 15 1/4 de in y con 160 tubos de 3/4 in de diametro exterior, cedula 18BWG y entre centros de 15/16 de in, el haz de los tubos esta arreglado en dos pasos y las mamparas

Calculando he (lado de la carcaza)

Con la formula del calor. -1400000

BTU/hr

1400000

BTU/hr

DATOS: "P" _"T"

"Δ" _"T2" Para diferencia de temperatura media logaritmica "a" _"f" Δ" _"TML" 13 10 11.4344840601

Para calcular " " "F" _"T"

1.6 pagina 828 FT nos da:

S

Di

15.25

in

B

12

in

0.9375

in

〖 "ft" C〗 ^"2" 0.1875 "lb" ∕ 〖 "hr" 〖 "*ft" 〗0.25416667 ^"2" 〗 G

in

688524.59

Para calcular µ para el agua destilada y cruda se necesit TM: 89 °F tm: 77.5 °F

0.2777777778 0.96

Se buscan las coordenadas en P-927 de los liquidos que vam X1: 10.2 X2:

Con los valores anteriores de temperaturas medias y las c µ (agua destilada) µ (agua cruda) Para calcular Reynolds de lado carcaza De P-838 con arreglo triangular o cuadrado De: Re

15524.0933929459

Con el valor de Re en el eje x, de∕ P-838, "BTU" 〖 "hr"nos 〖da "ft"un〗 ^"2" valor de JH: Obteniendo la conductividad de P-906 nos da K: "BTU" ∕ 〖 "hr" 〖 "ft" 〗 ^"2" 〗 "°F" he:

Calculando he: 956.6271001491

Valores que se toman de tablas

o de la carcaza)

Calculando hi (lado tubos)

DATOS: N° tubos:

"a" _"t" (P948) "a" _"f"

gua destilada y cruda se necesita: Agua destilada Agua cruda.

en P-927 de los liquidos que vamos a usar y nos da Y1: 13 Y2:

s de temperaturas medias y las coordenadas obtenidas nos da 0.84 0.94

Reynolds de lado carcaza ngular o cuadrado De:

0.55

15524.0933929459

eTU" x, de∕ P-838, 〖 "hr"nos 〖da "ft"un〗 ^"2"70〗 "(" "°F" ∕"ft" ")" e JH:

dad de P-906 nos da K:

do he: 91

0.356

160

n: 〗 ^"2" 2 〖 "ft" 〖 "ft" 〗 ^"2"0.334 "lb" ∕ 〖 "hr" 〖 "*ft" 0.18555556 〗 ^"2" 〗 "lb" ∕ 〖G "ft" 〗1508982.04 ^"3" ρ

62.4

v

6.71733456

f/seg

Con la velocidad y tm, en P-940 se obtiene hi La grafica dice que es para tubo de 3/4 in y ced 16 BWG. Dando Di: Si el diametro o la cedula varia se tiene que ir a P948 y buscar con el valor del diametro exterior del tubo y ced correspondiente. El valor de Di: Despues dividimos el valor del Di mayor entre el menor dando: Con el nuevo valor, en la grafica chica de la P-940, en el eje x, al cruce con la linea inclinada, nos da un nuevo valor de correccion: "BTU" ∕ 〖 "hr" 〖 "ft" 〗 ^"2" 〗 "°F" hi:

Calculando hi real: 1215

(lado tubos)

Calculo de area de diseño y disponible. De la formula de coeficiente total de transferencia de calor: buscamos por medio de P-948, la cedula correspondiente del tubo y su diametro exterior, dandonos un valor X:

Especifica el material de las tuberias para colocar su conducticidad, de lo contrario, se propone la conductividad del cobre

n P-940 se obtiene hi

1350

tubo de 3/4 in y ced 16 ndo Di:

0.62

varia se tiene que ir a Pel diametro exterior del ente. El valor de Di:

0.652

r del Di mayor entre el ando:

1.0516129

rafica chica de la P-940, nea inclinada, nos da un correccion: hi real:

0.9

U= 1/ (1/ℎ�+1/ℎ𝑖𝑖+�/� +1/ℎ𝑒+1/ℎ𝑒𝑖)

"BTU" ∕ 〖 "hr" 〖 "ft" 〗 ^"2" 〗 "°F"

〖 "ft" 〗 ^"2" 257.2601678 "ft" ∕ 〖 "ft" 〗 ^"2" Area de diseño: 495.755659 〖 "ft" 〗 ^"2" Superficie total (P-948): 0.1963 Area disponible: 502.528 ¿Area disponible mayor a Area de diseño?

U:

Calculo Caidas de Presion.

ferencia de calor: 0.049 orrespondiente del tubo X: "BTU" /("hr" 〖 "f" 〗 218 ^"2" "(" colocar su conducticidad, "°F" ∕"f" ad del cobre ")" )

Lado Carcasa.

in

En P-839, con Re de la carcasa (eje x), nos da un valor de f: N "Δ" _"Ps"

16

"lb" ∕ 〗especifica ^"2" Sg〖 (si"in" no se debe calcularse) 8.26260295

Lado Tubos.

"Δ" _"PTR"

DI (P948) 0.652 in Re 36041.86036 En P-836, con Re de la carcasa (eje x), "lb" ∕ 〖 "in"nos 〗 da ^"2" un valor de f:

=4𝑛/𝑆𝑔(𝑣^2/2𝑔)(62.5/144) "Δ" _"PTV" 4.805029589

(�^2/2�)(62.5/144) 1

"Δ" _"PTV" "Δ" _"PT"

"lb" ∕ 〖 "in" 〗 ^"2" un nuevo valor para todo este te "lb" ∕ 〖 "in" 〗 Obtenemos ^"2" en P-837 y nos da un valor de: 2.4 7.205029589

casa. 0.0019

1 ¿Caida de presion menor a 10?

bos.

0.00019

nuevo valor para todo este termino da un valor de: ¿Caida de presion menor a 10?

0.3 1

1

44,400 lb/hra de kerosena de 42°API salen del fondo de una columna a 390°F y deben enfriarse hasta 200°F, mediante 148,800 de un tanque a 100°F y se calienta hasta 170°F. se permite una caida de presion de 10PSI para cualquiera de los dos flujos y el f 0.003. Para este servicio disponemos de un intercambiador de 21 1/4in de Diametro interior con 158 tubos de 1in de Diametr los cuales tienen un arreglo cuadrado y sus distancias entre centros son de 1 1/4 de in. El intercambiador tiene un paso en la ca mamparas estan espaciadas a 5 in. ¿Es adecuado el cambiador?.

DATOS:

Para calcular Cp de kerosena y crud

"W" _"Kerosona"

44400

"W" _"crudo"

148000

"T" _"1" "T" _"2" "t" _"1" "t" _"2"

"Δ" _"P"

"1" ∕"hii" "+" "1" ∕"hie" Di Dt L

"P" _"T"

B "N" _"t" "C" _("P" 𝐾𝑒𝑟𝑜𝑠𝑒𝑛𝑎) "C" _("P" 𝐶𝑟𝑢𝑑𝑜) n (paso en los tubos)

390 200

lb/hr °F

0.003

1 16 1.25 5 158 0.605 0.49 4

295 135

°F

lb/hr 100 °F 170 °F 10 "lb" ∕ 〖 "in" 〗 ^"2"

21.25

TM: tm:

in in f in in BTU/lb°F BTU/lb°F

Con la formula del calor. "Q" _"Kerosena" "Q" _"Crudo"

-5103780 5076400

Para diferencia de temperatura media log "Δ" _"T2" "Δ" _"T1" 220 "Δ" _"TML"

Para calcular " " "F" _"T" 2.71428571

R De pagina 828 FT nos da:

200°F, mediante 148,800 lb/hra de un crudo de 34°API que viene era de los dos flujos y el factor de incrustacion combinado es de tubos de 1in de Diametro exterior y cedula 13BWG y 16 f de largo, dor tiene un paso en la carcasa y 4 pasos en los tubos, las

lar Cp de kerosena y crudo se necesita: °F °F

Calculando he (lado de la carcaza)

Agua destilada Agua cruda.

DATOS: in

in

B

in

in

"P" _"T" C

mula del calor.

"a" _"f" G

BTU/hr BTU/hr

e temperatura media logaritmica "Δ" _"T2" 100 152.1959284451 Para calcular " " "F" _"T" S

Di

0.24137931 0.905

in in #VALUE! in #VALUE! 〖 "ft" 〗 ^"2" #VALUE! "lb" ∕ 〖 "hr" 〖 "∗ft" 〗 ^"2" 〗

Para calcular µ para el agua destilada y cruda se necesita: TM: #VALUE! °F Agua destilada tm: #VALUE! °F Agua cruda.

Se buscan las coordenadas en P-927 de los liquidos que vamos a usar y X1: 10.2 Y1: X2: Y2:

Con los valores anteriores de temperaturas medias y las coordenada µ (agua destilada) 0.84 µ (agua cruda) 0.94 Para calcular Reynolds de lado carcaza De P-838 con arreglo triangular o cuadrado De: Re #VALUE! Con el valor de Re en el eje x, de P-838, nos da un valor de JH: Obteniendo la conductividad de P-906 nos da K:"BTU" ∕ 〖 "hr" 〖 he:

Calculando he: #VALUE! "BTU" ∕ 〖 "hr" 〖 "ft" 〗 ^"2" 〗 "°F"

y cruda se necesita: Agua destilada Agua cruda.

os liquidos que vamos a usar y nos da Y1: 13 Y2:

uras medias y las coordenadas obtenidas nos da 0.84 0.94

ado carcaza 0.55 #VALUE! 70 "BTU"0.356 ∕ 〖 "hr" 〖 "ft" 〗 ^"2" 〗 "(" "°F" ∕"ft" ")" 〗 ^"2" 〗 "°F"

75, 0000 lb/hr de etilen glicon se calienta de 100 a 200 ºF usando vapor de agua a 250ºF, para este servicio se c un cambiador (1, 2) de 17 1/4" de diámetro interior con 224 tubos de 3/4" de diámetro exterior ced. 14 BWG y 1 longituden arrego triangular con 15/16" de distancia entre centros. Las mamparas esán a 7" una de la otra y hay 2 los tubos para vapor. ¿Cuáles son las caidas de presión y el factor de incrustación del Etilen glicon? Datos 75000 lb/hr 100 ºF 200 ºF 250 ºF 17.25 in 0.75 in 16 ft 224 0.9375 in 7 in "BTU" ∕0.153 〖 "hr" 〖 "ft" 〗 ^"2" 〗 "(" "°F" ∕"ft" ")"

"W" _"Etilen"

"t" _"1" "t" _"2"

"N" _"t"

T Di Dt L

Pt B ke cp sg

0.63 1.04

BTU/lb ºF

flujo de calor del fuido Q 4725000

Para diferencia de temperatura media "Δ" _"T1" 150 "Δ" _"T2" "Δ" _"TML" Aa

Área disponible 703.539〖 "ft" 〗 ^"2

coeficiente global de transferencia U 73.783

NOTA: a veces por cuestiones técn por tanto hi= he=hii = h

para este servicio se cuenta con xterior ced. 14 BWG y 16 ft de " una de la otra y hay 2 pasos en ción del Etilen glicon?

Calculando he (lado de la carcaza

Di B

e calor del fuido BTU/hr

"P" _"T" C

"a" _"f"

a de temperatura media logaritmica "Δ" _"T2" 50 " _"TML" 91.024

ea disponible 〖 "ft" 〗 ^"2"

global de transferencia de calor BTU/hr ºF ft2

G

Para calcular µ para el agua destilada y cr TM: 250 tm: 150

para at en p-948 con Dt 0.1963 ft2/ft para vapor Ft

ces por cuestiones técnicas el vapor puede ir por la coraza, por tanto hi= he=hii = hei = 1,500 BTU/hrft2 ºF

DATOS: 17.25 7 0.9375 0.1875 0.1677 〖 "ft" 〗 ^"2" 447204.969 "lb" ∕ 〖 "hr" 〖 "∗ft" 〗 ^"2

1

Se buscan las coordenadas en P-927 de los liq X1: X2:

Con los valores anteriores de temperaturas µ (etilen) µw

Para calcular Reynolds de lado c De P-838 con arreglo triangular o cuadrado Re Con el valor de Re en el eje x, de P-838, nos valor de JH: Obteniendo la conductividad de P-906 nos

he:

Calculando he: 314.150 "BTU" ∕ 〖 "hr" 〖 "ft" 〗 ^

ndo he (lado de la carcaza)

calculando factor de incrustación del etilen g

DATOS: in in in in

u hi hii k x (P-948) he

〖 "ft" 〗 ^"2" "lb" ∕ 〖 "hr" 〖 "∗ft" 〗 ^"2" 〗

ar µ para el agua destilada y cruda se necesita: °F Vapor °F Etilen glicon

coordenadas en P-927 de los liquidos que vamos a usar y nos da 10.2 Y1: 13 Y2:

hei

0.55

de Re en el eje x, de P-838, nos da un valor de JH:

20

∕ 〖 "hr" 〖 "ft" 〗 ^"2" 〗 "(" "°F" ∕"ft" ")" la conductividad de P-906 nos da K:"BTU"0.153

Calculando he: 14.150 "BTU" ∕ 〖 "hr" 〖 "ft" 〗 ^"2" 〗 "°F"

calculando hei 119.214

Calculo Caidas de Presion.

res anteriores de temperaturas medias y las coordenadas obtenidas nos da µ (etilen) 5.4 µw 1.12

Para calcular Reynolds de lado carcaza n arreglo triangular o cuadrado De: 1568.480

Datos 73.8 1500 1500 128 0.083 314.150

Lado Carcasa. En P-839, con Re de la carcasa (eje x), nos da un valor de f: N 27.4285714 Sg (si no se especifica debe calcularse) "lb" ∕ 〖 "in" 〗 ^"2" "Δ" _"Ps" 7.78700568

ctor de incrustación del etilen glicon Datos BTU/hr ºF ft2

lculando hei

das de Presion. Lado Carcasa.

Re de la carcasa (eje x), a un valor de f:

0.003

27 pecifica debe calcularse) 0 "lb" ∕ 〖 "in" 〗 ^"2"¿Caida de presion menor a 10?

1