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9.- 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 140F hasta 83F a 102 psia. Para el enfriamiento se debe usar agua a 77F Se dispone de tubos de 4 y de 3 IPS con nmero de cdula 40. Se permite una cada de presin de 5 psi en cada corriente. Se puede usar un intercambiador de doble tubo? De ser as, cuntas horquillas tendra el arreglo del intercambiador?Agua77FMezcla gaseosa2585.2 lb/h
140FMezcla gaseosa83FIC
Agua104F
m * cp*t= m * cp * tm * 1 * (104-77) = - (2585.2 lb/h*0.2485 BTU/lbF * (83-140)Fm= 1356.225 lb/h de agua
104F
104F________
36F83F
77F_______ 6FAgua
M. gaseosa
Hallamos variacin de temperatura media logartmica y luego determinamos el rea con el Ud. supuesto: 26 (tabla 1.4-manual de intercambiadores de calor para solventes orgnicos Ud (2-50))
rea Estimado
Solventes Orgnicos UD(2-50)
Por lo tanto:
84.33 < 100 indicador que si es de Doble Tubo
ESTIMAMOS PROPIEDADES FISICAS
1.- propiedades fsicas a temperatura promedio
PROPIEDADESAGUA 90.5 FMEZCLA GASEOSA111.5 F
Cp. Btu /lb F10.2485
: cp0.810.0189
K: Btu /h. F0.3580.01068
: Lb / 62.40.47
r : 0.0010.01
2.- caractersticas de los tubos4x3 IPS, tubos de 20 pies de longituddi= 3.068 do=3.5xi=0.216 at=7.38 Di=4.026 Do=4.5ao= 3.14 alt=0.917 De = 1.14 Dm=3.284
3.- curso de los fluidos M gases= 2585.2 lb/h M agua=1356.23 lb/h
Lado del tubo interior: gasesLado del Anulo: Agua
4.- CLCULO DEL COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA EN EL TUBO INTERIOR (MEZCLA GASEOSA)
hi = Jh () * () 1/3 * ()0.14
di = 3.068 pulgadas *k = 0.01068 BTU /pie FCp. = 0.2485 BTU/Lb F = 0.0189 centipoise Jh = necesito el nmero de Reynols
Clculo del nmero de Reinols
Nre = = 0.0457 Lb /pie hora di = 3.068pulgadas *
Gt = =
Gt = = 50442.93 Lb/hr *pie2
Nre = Nre = 281966.32 281966
Jh = 590 (en curva de transferencia de calor lado de los tubos en la fig24)
hi = Jh () * () 1/3 * ()0.14 =1 hi = 590 ( ) * ()1/3 * ()0.14 hi = 25.16 Btu/hr *pie2 *F ht = 25.16* =22.05 ht = 22.05 Btu/hr *pie2 *F
5) CLCULO DEL COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA EN EL ANULO (AGUA):
ho = Jh () * () 1/3 * ()0.14
De = 1.14 pulgadas *k = 0.358 BTU /pie FCp. = 1 BTU/Lb F = 0.81 centipoise Jh = necesito el nmero de Reynols
Clculo del nmero de Reinols
Nre =
= 1.9602 Lb /pie hora De = 1.14pulgadas *
Ga = =
Ga = = 62196.31 Lb/hr *pie2
Nre = Nre = 3014.31 3014
Jh = 12.8 (en curva de transferencia de calor lado de los tubos en la fig24)
ho = Jh () * () 1/3 * ()0.14 ho = 12.8 ( ) * () 1/3 * ()0.14
ho = 85 BTU/hr *pie2 *F
6) CALCULO DEL COEFICIENTE TOTAL DE TRANSFERENCIA( LIMPIO):
Uc = =
Uc = 17.51 BTU/h *pie2 *F
7) CALCULO DEL COEFICIENTE TOTAL DE DISEO (SUCIO):
= + Rd = + 0.01
Rd =0.01 + 0.001 = 0.011 UD = 14.68 15 BTU/hr. *pie2 *F
8) CALCULO DEL REA DE TRANSFERENCIA:
A = = = 145.8
A = 145.8pies2 < 200pies2
9) Calculo de Longitud total del intercambiador:
L= =
L = LT = 159 pies
10) Calculo del N de Horquillas:
NH = = =3.975 4 horquillas
rectificamos el LT = NH * L = 4 * 20 * 2 LT = 160 pies
rea corregida A= LT *alt A= 160pie * 0.917
A= 146.72 pies2
11) Clculo de la cada de presin en el lado del tubo interior, psia:
Pt =
Gt =50442.93Lb/hr *pie2 = 0.47 Lb/pie3 LT =160 pies di = 3.068 pulgadas * g = 4.18 *108 pies/hr2 NRe = 281966.32 f = 0.0035 + =0.0049 Pt = =0.55 psia Pt = 0.55 < 5 psia (ok)
12) Calculo de la cada de presin en el lado del tubo exterior o anulo
PA = Pa + Pes
Pa = = Di - do = (4.026 3.5) pulg = 0.526 pulgadas
Nre = Nre = Nre = 1390.81
f = 0.0035 + = 0.0161 Pa = Pa = 0.12 psia
Pes = * = pies /seg
n = nmero de horquillas
g = 32.17 pies /seg2
= = 0.28 pies /seg
Pes = * = 0.0021 psia PA = Pa + Pes = 0.12 psia + 0.0021psia PA = 0.1221 psia < 5 psia (ok).
Rpta: Si se puede usar un intercambiador de doble tubo de 4*3 IPS, el arreglo del intercambiador tendra 4 horquillas.