Universidad autónoma del Carmen DES de ciencias Química y Petrolera Practica N°1: intercambiadores de calor calor !nte"rantes: #u"o Elea$ar valencia %lvare$ Cynt&ia Cristel Cr istel '($)ue$ '($)ue$ Día$ *e+ ,oset Cru$ 'elasco 'elasco Eri- !saac *artíne$ ."uilar Pro/esor Dr Dr MIGUEL ÁNGEL RAMÍREZ ELÍAS ec&a entre"a: e ntre"a: 0203213
0 1
4ndice
!ntroducción55555555555555555555 6 *arco 7eórico555555555555555555 7eórico555555555555555555 89 ;b Conclusión 55555555555555555555 1 ,iblio"ra/ía 55555555555555555555 1
!ntroducción
En nuestra nuestra /ormación /ormación como in"enier in"enieros os e?isten e?isten @rocesos @rocesos y /enómeno /enómenoss )ue debemos estudiar @ara tener conocimientos sobre ellosA la trans/erencia de calor es uno de ellosA ya )ue se encuentra @resente en todos los @rocesos industriales *ediante la trans/erencia de calor se consi"uen a&orros de costos ener"Bticos y adem(s se lo"ra un m(?imo a@rovec&amiento de la ener"ía ya dis@onible en el sistemaA esto @rinci@almente "racias a los intercambiadores de calorA los cuales a travBs de la trans/erencia de calor entre uidos @ermiten re/ri"erar o calentar uidos y recircularlos @ara ser nuevamente utili$ados en el mismo
0 1
@roceso . continuación detallaremos la @r(ctica )ue reali$amos basada en el /uncionamiento de este im@ortante e)ui@o
*.C; 7E;!C;
INTERCAMBIADOR DE CALOR: Un intercambiador de calor se @uede describir
de un modo muy elemental como un e)ui@o en el )ue dos corrientes a distintas tem@eraturas uyen sin me$clarse con el ob
0 1
)ue se @ueden usar @ara di/erentes o@eraciones de trans/erencia de calor y condicionan o determinan las e?@resiones a usar @ara el c(lculo de las características de la trans/erencia de calor es@ecí+camente los coe+cientes de trans/erencia de calor
7!P;S DE !N7EC.*,!.D;ES DE C.F; 1) Tubos concéntricos
Son e)ui@os de construcción sencilla )ue se ocu@an @ara car"as @e)ueGas a trans/erir El tamaGo no debiera e?ceder los 0 @iesHA ya )ue sobre ese tamaGo se &acen m(s económicos los e)ui@os m(s com@actos De construcción sim@leA una unidad Illamada normalmente &or)uillaJ est( com@uesta @or dos secciones de tubos concBntricos Ide H0 @ies cada unaJ unidas @or curvas y tees @ara dar /orma al e)ui@oA como se @uede ver en la +"ura 1 Fas unionesA normalmente roscadas son la mayor debilidad del e)ui@o
2) Tubos y coraza
Para me
&idrodin(mico inde@endiente del uLJ )ue @rovocan en el lado de la cora$a un u
0 1
) Int!rca"bia#or!s #! $%acas
El intercambiador de calor de @lacas consta de un con
e+ciencia de intercambio tBrmico y @rote"e la @laca contra la @resión di/erencial
0 1
Ob'!ti(os
Com@render el @rinci@io de /uncionamiento b(sico de un intercambiador de calorA en este caso un intercambiador de calor de tubos y carcasa y uno de @lacas •
Notar la di/erencia de e+ciencia y /uncionamiento entre un intercambiador de tubos y carcasaA y uno de @laca •
;btener el coe+ciente de calor @ara cada intercambiadorA y la media lo"aritmica •
Mat!ria%!s • • •
!ntercambiador de calor de @lacas !ntercambiador de calor de tubos y cora$a !ntercambiador de tubos concBntricos roc!#i"i!nto
•
•
•
Primero el ayudante de laboratorio abre las v(lvulas de las llaves de a"ua /ría y caliente en ambos intercambiadores de calor Es@eramos el tiem@o )ue sea necesario &asta )ue se estabilicen las tem@eraturas y los u
0 1
Datos En las si"uientes tablasA tab%a 1 y tab%a 2 y grafca 1 y grafca 2 se reco@ilan los datos corres@ondientes a tem@eraturasA tiem@os y u
!N7EC.*,!.D; DE C.F; DE 7U,;S M C;.. EN FUO; P..FEF;
7!E*P; 0 > 10 H0 H> 60
.CE!7E .U. EN7.D. S.F!D. EN7.D. S.F!D. 31 11= H3> H= 30= 11= H33 H 31 >= H38 H3 30= 31 H3 H 31 >= H3> H3 30= 38 H3 H= *rafca 1
0 1
7;E DE EN!.*!EN7; EN7.D. S.F!D. H= H3 H H3 H3 H3 H H3 H3 H3 H= H3>
#U*ED.D EF.7!'. L >= =>6 >3 =3 >> =1
int!rca"bia#or #! ca%or #! tubos y coraza +u'o $ara%!%o 180 1H0 entrada aceite
100
salida aceite entrada a"ua
0 !ntra#a y sa%i#a
salida a"ua 30
entrada torre de en/riamiento
80
salida torre de en/riamiento
H0 0 0 > 10 1> H0 H> 60 6> ti!"$o
Tab%a 2
!N7EC.*,!.D; DE C.F; DE 7U,;S M C;.. EN FUO; C;N7.C;!EN7E 7!E*P; 0 > 10 1> H0 H> 60 6> 80
.CE!7E EN7.D. S.F!D. 31H =63 31 >1 30= 16 30= 11H 30= 11H 31 11H 30= 11H 30= 11H 31 11H
.U. EN7.D. 60 H H= H1 H H3 H33 H3 H38
S.F!D. H== 60= H= H=1 H=1 H= H= H H3
*rafca 2
0 1
7;E DE EN!.*!EN7; EN7.D. S.F!D. H== H 60= H H= H H=1 H6 H=1 H3 H= H1 H= H33 H H H3 H3>
#U*ED.D EF.7!'. L 8> 100 100 >> =H >63 0 >HH 3=
int!rca"bia#or #! ca%or #! tubo y coraza contracorri!nt! 130 180 1H0
entrada aceite salida aceite
100
!ntra#a y sa%i#a
entrada a"ua
0
salida a"ua
30
entrada torre de en/riamiento
80
salida torre de en/riamiento
H0 0 0 > 101>H0H>606>808>
ti!"$o
!ntercambiador de @lacas En las si"uientes tablasA tab%a y tab%a & y grafca y grafca & se reco@ilan los datos corres@ondientes a tem@eraturas y u
!N7EC.*,!.D; DE C.F; DE PF.C.S EN FUO; P..FEF; 7!E*P; 0 > 10 1> H0 H> 60
.CE!7E EN7.D. S.F!D. 31H =6H 30= 8= 31 81 31 8H 31 8 30= 8 31 8
.U. EN7.D. H3H H>8 H8A8 H83 H8 H> H8
0 1
S.F!D. H=H H= H H1 H6 H8 H8
7;E DE EN!.*!EN7; EN7.D. S.F!D. H=H H>8 H= H8 H H86 H1 H8 H6 H8> H8 H>1 H8 H8
#U*ED.D EF.7!'. L =H6 === 6 >HH 38 >H> 38
*rafca
Tab%a &
!N7EC.*,!.D; DE C.F; DE PF.C.S EN FUO; C;N7.C;!EN7E
7!E*P; 0 > 10 1> H0 H> 60
.CE!7E EN7.D. S.F!D. 31 > 30= 6 31 81 31 88 30= 8 31 8= 30= >
.U. EN7.D. S.F!D. H8= H3 H>6 H= H> H6 H38 H H3 H=H H H=> H8 H== *rafca &
0 1
7;E DE EN!.*!EN7; EN7.D. S.F!D. H3 H> H= H>3 H6 H3 H H38 H=H H3 H=> H H== H8
#U*ED.D EF.7!'. L >>> 8=8 86 8 8 8 8
!ntercambiador de calor de tubos concBntricos En las si"uientes tablasA tab%a , y tab%a - y grafca , y grafca - se reco@ilan los datos corres@ondientes a tem@eraturas y u
!N7EC.*,!.D; DE C.F; DE 7U,;S C;NCEN7!C;S EN FUO; P..FEF; .CE!7E 7!E*P; EN7.D. 0 > 10
311 31H 31H
!N7E*ED !. 863 86 881
7;E DE EN!.*!EN7;
.U. S.F!D.
EN7.D.
S.F!D.
EN7.D.
S.F!D.
=86 =88 =8
60 H= H=
6H 60 H=
6H 60 H=
H== H= H3
0 1
#U*E
1> H0 H> 60
31H 31H 311 311
88> 88> 88 88
=83 =8= =8 =83
H= H1 H3= H3
H=3 H= H= H8
H=3 H= H= H8
HH H H38 H3>
*rafca ,
Tab%a -
!N7EC.*,!.D; DE C.F; DE 7U,;S C;NCEN7!C;S EN FUO; C;N7.C;!EN7E .CE!7E
7!E*P; EN7.D. 0 > 10 1> H0 H> 60
311 31H 311 311 311 31H 311
!N7E*ED! . 88 88 88 88 88 88= 883
7;E DE EN!.*!EN7;
.U. S.F!D.
EN7.D.
S.F!D.
EN7.D.
S.F!D.
=83 =8 =83 =8 =8 =8= =8=
H3 H3H H31 H>= H> H> H>3
H> H H= H H3 H> H8
H> H H= H H3 H> H8
H36 H31 H> H>= H>> H> H>H
0 1
#U*E
*rafca -
C.%cu%os
Cálculos para el intercambio de calor de Tubo y Coraza Formulas:
(T −t )−( T −t ) ∆ t − ∆t = ¿ ( T −t ) / ( T − t ) ¿ ∆ t / ∆ t
MLDT =
1
2
1
Tiempo " & ," ,& "
2
2
2
1
2
1
2
1
Flujo contracorriente MLDT Q (k! #$%&' )"$"'#'*"' $"+,,#, ,$-'%#' ,*$"*""*+' ,$%%#%,,%$-*"#",# ,$%#%', ,%$%*'*,*# ,$-'%#' 0 1
1
Y
Q=mCp ( T sal −T ent )
C@ 81 RO2R"C m 10 F2min 10 -"2min 133 -"2s 71 Salida del .ceite tH Entrada del ."ua 7H Entrada del aceite t1 Salida del ."ua
& %" %& -"
,%$%'+#*-' ,%$---'#+ ,%$%*'*,*# ,%$%*'*,*#
Tiempo " & ," ,& " & %"
,$-'%#' ,$'"'&%* ,$-'%#' ,$&%#+% Flujo paralelo MLDT ,-$+*%--'+ ,%$"+#-"% *$,%*,+ *$+'&*+*% *$,#,&%"*$%%#++&% *$,"+&"%+&
0 1
Q ,$**,%+' ,$&%#+% ,$&%#+% ,$-'%#' ,$-'%#' ,$&%#+% ,$,*-&+"
Cálculos para el intercambio de calor de Tubos conc.ntricos$ Formulas:
(T −t )−( T −t ) ∆ t − ∆t = ¿ ( T −t ) / ( T − t ) ¿ ∆ t / ∆ t
MLDT =
1
2
1
2
2
2
1
2
1
2
1
Y Q=mCp ( T sal −T ent )
1
Flujo contracorriente Tiempo MLDT (C! Q (k! ==08=H3 "
6 ==08=H3 6 ==08=H3 6 ==H>10= = ==8>H=8 ==8>H=8 ==3>8810 =
& ," ,& " & %"
Flujo paralelo MLDT (C! Q (k!
1H>8H>0
=86>
16=631H
1H>8H>0
=886H88=
1H>8H>0
1H>8H>0
==H>10==
1H>8H>0
1H>8H>0 1H>8H>0 1H>8H>0
=38>6>1H ==8>H=8 ==8>H=8
118>0H 1H>8H>0 16=631H
1H>8H>0
=86>
118>0H
Cálculos para el intercambio de calor de /lacas Formulas:
(T −t )−( T −t ) ∆ t − ∆t = ¿ ( T −t ) / ( T − t ) ¿ ∆ t / ∆ t
MLDT =
1
2
1
2
2
1
2
1
2
1
2
Flujo contracorriente Tiempo MLDT (C! Q (k! 30=18680 " & ," ,& " &
= >3>>H00> > >363H8 > >H8310 3 >6=>>1 >3H6>6
1
Y Q=mCp ( T sal −T ent ) Flujo paralelo MLDT (C! Q (k!
1163H
=886H88=
H0=081
1113=>3
>>=66=
18H01>
18H01>
>01>01H>
1113=>3
13H6688
>01>01H>
18H01>
18H01> 18H01>
>3>>H00>> >3>>H00>>
18H01> 13H6688
0 1
%"
= >=0H=H =
18H01>
0 1
>363H8>
1113=>3
Conc%usi/n
Para comen$ar concluimos en con
*e /alto ins@iración muc&a @reocu@ación @ls
Bib%iogra0a 0 1
int!rn!t
&tt@:22esscribdcom2doc213=>H332D!SEN;9M9C;NS7UCC!;N9DE9 UN!N7EC.*,!.D;9DE9C.F;9C;*;9#E.*!EN7.9D!D.C7!C.9 ENP;CES;S9DE7.NEENC!.9DE9C.F;9M9EN9.PF!C.C!;NES9DE9F.ENE!.9 S;
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libros ;@eraciones Unitarias en !n"enieria Quimica ma Edición 9 arren F *cCabe
Procesos de trans@orte y o@eraciones unitarias9ean-o@lis
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