Memoria de calculo. i

Datos inicial

Flujo másico (mezcla tolueno, difenil, benceno, metano): 14488,66865 lb /h

Temperatura de entrada y salida (fluido caliente):

Ti=216,9725 °F

Tf= 200,93 °f

Temperatura de entrada y salida (Fluido frio):

ti= 77 °F

tf= 95 °F

Propiedades de los fluidos:

Agua Mezclcla Tolueno-benceno, difenil, metano

C p 1.03 btu

lb. ° F 0.668 btu

lb. ° FK 0.044 btu

lb. ° F 0.3572btu

lb. ° Fρ

64.3 Lbft3

49.3 Lbft3

μ0.64

Lbft∗h 1.93

Lbft∗h

Q=wCp∆T=14488,66865 lb /h(0.668 btulb. ° F ) (216,9725−200,93 ) ° F=¿104130,6411 Btu/h

Asumimos U: 110 btu

h ft2 ° F

LMDT:(T f−t i)−(T i−t f )

lnT f−t i

T i−t f

=¿122,9486529 °F

Usando configuración 1:2, características y tamaños de lo tubos

Calculamos P y R para buscar el factor de corrección en las graficas

P=¿0,128596689

R=¿0,89125

Fc=0.99

Corregimos LMDT:

LMDTc=LMDT∗Fc=¿121,7191663°F

Hallamos área de Transferenca:

A= QU∗LMDT

=

104130,6411Btuh

110 btuh ft2° F

∗121,7191663° F=¿7,777264837 ft2

Asumimos diámetro nominal y seleccionamos diámetro interno (Do→Di de la tubería, junto con una velocidad de entre 4 y 6 ft /s

Calculamos numero de tubos (n’t)

n' t= w / ρv

( π4 )∗Di2=14488,66865 lb

h/(49.3 Lb

ft3∗14400 ft /h)

( π4 )(0.0625 ft )2=8.28

Calculo el número de tubos reales:

Nt=n' t∗Numerode Pasos

Nt=8.28∗2

Nt=16.56

Calculo el largo de los tubos:

L= ANt .Do .π

= 7,777264837 ft2

(16 ) (0.0625 ft ) (π )

L=2.39 ft

Aproximo el valor a un valor comercial, 2.39 ft = 4ft.

Calculo el número de tubo reales con la tabla 10-9. Teniendo en cuenta:

Arreglo 1-2. Tubería de 3/4 ‘’ nominal. Configuración triangular. 1 pulgada de pitch.

El número de tubos reales serán 8. En un sistema con U Tubes. El diámetro interno de la coraza pasara a ser 10 pulgadas.

Recalculo el área de transferencia:

A=L. Nt . π . Do

A=(4 ft ) (8 ) (π ) (0.0625 ft )

A=75.39 ft2

Corrijo el valor del coeficiente de trasferencia de calor U del diseño:

U= QA∗∆T corregido

= 104130,6411Btu /h(75.39 ft2)(121.71° F )

U=11.34 BTUh . ft2 .℉

Calculo el Numero de Reynolds dentro de los tubos, teniendo en cuenta que:

El diámetro interno de la tubería = 0.055 ft. La velocidad del benceno = 4 ft/s.

ℜ=Di .δ .Vμ

ℜ=

(0.055 ft )(49.3 Lbft3 )(6 fts )5.6 lb

ft . h

→ℜ=62360.25

Calculo el número de Prandell, teniendo en cuenta que:

Pr= c . μKa

=(0.668 )(5.6 lb

ft . h )0.35

=¿4,311578947

Lo que nos indica un régimen turbulento.

Hi se calcucula con las correclaciones

hi=305.58 BTUh . f t2 .℉

Procedo a calcular hio, sabiendo que:

Diámetro interno = 0.055 ft. Diámetro externo = 0.0625 ft.

hio=hi DiDo

hio=305.58 BTUh . f t2 .℉ ( 0.055 ft0.0625 ft )

hio=272.986 BTUh . f t2 .℉

Para la coraza calculo el diámetro equivalente, este se lee en la tabla 10-9, cruzando el arreglo y el número de tubos:

De=13¼ pul=0.9485 ft

El Espaciado del bafle será 15 del diámetro interno de la coraza, obtenido de la tabla 10-9,

Espaciado del bafle: 1.6 in

Calculo el Área de flujo Ec 10-59 del libro de ludwig:

Af=Dicoraza∗(ptch−Docoraza )∗es paciadode baffle

ptch∗144

Af=0.666∗(1−0.75 )∗1.6∈ ¿1∗144

¿

Af=0.022 ft2

Flux de la coraza:

Gs=wagua

Af=5616,5394 lb

h0.022 ft2

=252744,2746

Calculo de ho, ec 10—55:

ho DeKa

=0.36(DeGs

μagua)0.56

Pr

ho=0.36( DeGs

μagua)0.56

Pr1/3(Kao

De )=0.36( 0.9485∗252744,27460.64 )0.56

4.3111/3( 0.35720.9485 )=465.68 BTUh . f t 2 .℉

El U calculado será

Uc= 11hio

+ 1ho

=172.0 .99 BTUh . ft2 .℉

Calcular rd:

rd=Uc−UUc∗U

=0.007