En una nueva instalación es necesario precalentar 149000 lb/h de aceite crudo de 34 °API de 170 a 285 °F, correspondiente al plato de alimentación de una torre fraccionadora. Hay una línea de gasoil de 33 °API que pasa cerca de la torre a 530 °F, disponible en cantidades relativamente ilimitadas. Debido a que el costo de bombeo de gasoil frio es prohibitivo, la temperatura de gasoil del intercambiador, de regreso a la línea, no deberá ser menor de 300°F. Se permite una caída de presión de 10 lbf/plg2 en el gasoil y de 15 lbf/plg2 en la línea de alimentación. Determine el(los) intercambiador(es) adecuados para este requerimiento.
Selección del intercambiador
̇
T1=530°F
t1=170°F
T2=300°F
t2=285°F
34°API
170°F
cp=0,51 BTU/LB °F
33°API
530°F
cp=0,71 BTU/LB °F
̇ ( ̇ )() ̇
= (149000 lb/h x 0,51 BTU/LB °F) (285°F-170°F)
̇ ̇ ()
̇ ( ̇ )()
̇
Fluidos
Fluido
T1 (°F)
T2 (°F)
°API
Posición
Estado
Gasoil Aceite crudo
530 170
300 285
33 34
Coraza Tubos
Caliente Frio
̇ (lb/h)
149000 53514,08
Temperaturas
530 170 ∆T1=360
300 285 ∆T2=15
Caliente Frio Diferencia
230 115 345
∆Th=245 ∆Tc=130
= 108,55 °F =
() = 397,75 °F () = 218,87 °F
Será satisfactorio un intercambiador 1-2
Figura n°18
Selección de tuberías (tabla n°9 y 10)
Tubos
Coraza
DE= 1 pulg DI=0,81 pulg n=6 Pasos L= 16 pulg a´t=0,515 a¨=0,2618 BWG=13
DI= 31 pulg De=0,72 pulg C´=0,25 pulg Pt=1,25 pulg B=7 pulg N=424 Arreglo Triangular
Según los fluidos de trabajo y la Tabla n°8 el Ud se encuentra entre 40-60
̇ Según la tabla n° 9 el número de tubos a utilizar serán 424
Ud corregido
Fluido Frio, Tubos, aceite crudo
Área de flujo:
Masa vel:
̇
⁄
⁄ Según Figura n° 24
J H = 50
(⁄)⁄ ⁄ ( )
Figura n° 14
⁄ ⁄ ( )
⁄ Tomando en cuenta que
es igual a 1
⁄ ⁄
Fluido caliente, Coraza, Gasoil
Área de flujo:
Masa vel:
̇
⁄
⁄
Según Figura n° 28
H = 50 J
Figura n° 14
(⁄)⁄ ⁄ ( ) ⁄ ⁄ ( )
⁄ Tomando en cuenta que
es igual a 1
⁄
Caídas de Presión:
Tubos:
⁄
Coraza:
⁄ ( ) ⁄ ⁄ () ⁄
Coeficiente total limpio Uc
⁄ Factor de obstrucción Rd:Ud
⁄ Según la Tabla n° 12 Factores de obstrucción pág. (851) Para gas-oíl 500°F y mas el Rd será 0,003
129,17 Uc UD Rd Calculado
10
h exterior 59,698 51,51 0,003 Calculado Requerido
El intercambiador final será.
Tubos
Coraza
DE= 1 pulg DI=0,81 pulg n=6 Pasos L= 16 pulg Arreglo Triangular BWG=13
DI= 31 pulg De=0,72 pulg C´=0,25 pulg Pt=1,25 pulg B=7 pulg N=424
111,00
15
Glosario:
A
Acr,Ag,Ah a a¨ B C C´ c D Ds De D De Fc Ft F G g g´ h,hi,ho hio JH Kc K L MLDT N Nt n Pt Ap R
Superficie de transferencia de calor, pies2 Superficie de transferencia de calor de enfriador, intercambiador y calentador, pies2 Area de flujo, pies* Superficie externa por pie lineal, pies Espaciado de los deflectores, plg Calor específico de los flui.dos calientes en las derivaciones, Btu/(lb) ( °F) Espaciado entre los tubos, plg Calor específico del fluido, Btu/ (Ib) ( °F) Diámetro interior de los tubos, pies Diámetro interior de la coraza, pies Diámetro equivalente para transferencia de calor,pies Diámetro interior de los tubos, plg Diámetro equivalente para transferencia de calor caídaP Fracción calórica, adimensional Factor de diferencia de temperatura, t = F, X MLDT, Factor de fricción, piesz/plgz Masa velocidad, lb/(h)(piez) Aceleración de la gravedad, pies/hz Aceleración de la gravedad, pies/segz Coeficiente de transferencia de calor en general Valor de hi referido al diámetro exterior del tubo, Factor para transferencia de calor, adimensional Constante calórica, adimensional Conductividad térmica, Btu/ (h)(pie*) (“F/pie) Longitud del tubo, pies Media logarítmica de la diferencia de temperatura, „F Número de deflectores en la coraza Número de tubos Número de pasos en los tubos Paso de los tubos, plg Caída de presión total de los tubos y de regreso Grupo de temperatura, (T, - TB)/(tz - tl) adimensional
Rd Re S Ts ∆T ∆tc;∆th Uc
Suscritos (excepto los anotados) s Coraza Tubos t
Factor de obstrucción, (h)(piez) ( “F)/Btu Número de Reynolds para transferencia de calor Gravedad específica, adimensional Temperatura óptima de salida del fluido caliente Diferencia verdadera de temperatura en Q = U,AAt, “F Diferencia de temperatura terminal fría y caliente, “F Coeficientes de transferencia de calor limpio y de diseño Relación de viscosidad, (p/ptO)O.l” Viscosidad, centipoises X 2.42 = Ib(pie)(h) Viscosidad a la temperatura de la pared del tubo
Apéndice:
Tabla n°8
