• Author / Uploaded
• orlandoaguilar

Citation preview

Pacheco Astorga Alexis Cambiadores de calor en serie Laboratorio de ingeniería química 2 Problema. ¿Cuál es el menor flujo de agua de enfriamiento que se requiere para enfriar una corriente de proceso de 100 L/h desde 50 °C hasta 28 °C?

Arreglo 1.

B (Cambiador de placas) en Contra-Corriente:

Resultados. Calculo de LMTD para los arreglos A y B. A (Cambiador de coraza y tubos) en ContraCorriente:

LMTD=

LMTD=

(T 1−t 2)−(T 2−t 1) (T −t ) ; ln 1 2 (T 2 −t 1 )

LMTD=

(50−33)−(45.1−24.9) =18.55 (50−33) ln (45.1−24.9)

Tabla 1. Cambiador de coraza y tubos T1 A t1 t2 LMTD T2 °C °C °C °C °C 50 45.1 50 44.4 50 42.2 50 42.8 50 40.7 50 42.6 Grafica 1.

LMTD=

24.9 24.5 24.1 23.9 23.7 28.7

33 30.2 28.6 28.1 27.3 24.7

18.55 19.85 19.70 20.36 19.71 19.03

T1, °C 45.7 42.8 41.8 41.5 41.1 41.2

(T 1 '−t 2 ')−(T 2 '−t 1 ') (T '−t 2 ') ; ln 1 (T 2 '−t 1 ')

( 45.7−39.4 )−(38.1−34.2) =5.00 (45.7−39.4 ) ln (38.1−34.2)

Cambiador de placas B t1, t2, LMT , T2 °C °C D °C °C 38.1 32.9 31.2 30.4 29.4 30.4

34.2 29.8 28.4 27.9 27.2 28.5

39.4 35.7 34.1 32.7 31.5 32.2

5.00 4.83 4.84 5.01 5.02 4.56

Flujos Wc Wf (L/h) (L/h ) 100 100 100 100 100 100

100 150 200 250 300 350

Arreglo1 ∆T= T1,-T2,

7.6 9.9 10.6 11.1 11.7 10.8

Pacheco Astorga Alexis Cambiadores de calor en serie Laboratorio de ingeniería química 2

Temperaturas A, B, C y D Vs Wf 50 45

f(x) = - 0.01x + 45.92

40 35

f(x) f(x) = = -- 0.03x 0.02x + + 38.47 37.24 f(x) = - 0.02x + 35.38

30 A Linear (A) temperatura(°C) 25 20

B

Linear (B)

C

Linear (C)

D

Linear (D)

15 10 5 0

50

100

150

200

250

300

350

400

Wf(L/h)

Arreglo 2 Resultados. Calculo de LMTD para los arreglos A y B C (Placas) en Contra-Corriente:

LMTD=

LMTD=

(T 1−t 2)−(T 2−t 1) (T −t ) ; ln 1 2 (T 2 −t 1 ) (50−40.2)−(33.7−26.4) =8.49 (50−40.2) ln (33.7−26.4)

D (Coraza y tubos) en Contra-Corriente:

(T '1−t '2 )−( T '2−t '1 ) LMTD= (T '1−t '2 ) ln ' ' (T 2−t 1 ) LMTD=

-3.53

;

( 36.5−39.7 )−( 35.5−39.4 ) =¿ ( 36.5−39.7 ) ln ( 35.5−39.4 )

Tabla 2. Cambiador de placas T1 C t1 t2 T2 °C °C °C °C 50 33.7 26.4 40.2 50 31.8 25.5 37.4 50 30.3 24.9 35.4 50 29.3 24.6 33.7 50 28.5 24.3 32.1 50 27.9 24.1 31.7

LMTD °C 8.49 9.09 9.24 9.32 9.45 9.22

Cambiador de coraza y tubos D t1, t2, LMTD , T2 °C °C °C °C 36.5 35.5 39.4 39.7 -3.53 32.1 32.9 36.6 35.7 -365 31.4 32.3 35.3 35.6 -3.56 29.8 31.1 33.4 33.7 -3.03 28.6 29.6 31.8 31.5 -2.53 28.3 29.2 30.9 30.9 -2.11 T1, °C

Flujos Wc Wf (L/h) (L/h ) 100 100 100 150 100 200 100 250 100 300 100 350

Areeglo2 ∆T= T1,-T2,

1 -0.8 -0.9 -1.3 -1.0 -0.9

Grafica 2

Diferencia de temperaturas Vs Wf 15 10 Arreglo 2 ∆T(°C)

5 0 100

Arreglo 1 150

200

250

300

350

-5 Wf(L/h)

Interpolando la ecuación del perfil C mostrado en la gráfica 1 obtenemos el flujo que se nos pide, pues el cambiador de placas fue el más eficiente para el enfriamiento, el resultado de la interpolación del perfil C nos arroja un flujo de 323.68 L/h para poder enfriar nuestro flujo de agua de 50°C a 28°C. La razón de que los valores de las diferencias de temperaturas (T1’- T2’) del segundo arreglo que aparecen en la tabla 2 y la gráfica 2 es la inversión de las corrientes, lo que nos dice que la corriente caliente, ahora enfría, y la corriente fría es la que calienta (cede el poco calor que posee), por lo tanto la transferencia de calor en el arreglo dos es más grande que en el arreglo uno induciendo dicha inversión de las corrientes.