UNIVERSIDAD DEL ZULIA DIVISIÓN POSTGRADO INGENIERÍA
Problema Práctico N° 1
Determine el tipo de compresor requerido para procesar el gas que se especifica a continuación:
Tabla1. Composición del Gas Natural
Ci C2 C3 nC4
% Molar 1.7 95.5 2.8
Ts = 40 °F = 500 °RPs = 20 LpcaPd = 100 lpcaTasa = 2350 mol/hr
Calcule:
a) La tasa de flujo a la entrada en pies3/min.
b) El trabajo Politrópico de compresión.
c) El número de etapas.
d) Temperatura de descarga.
e) La potencia al freno (BHP).
Elección del Tipo de Compresor
Son muchas las variables que se necesitan para determinar específicamente o teóricamente un compresor a utilizar, ya que van desde técnicas hasta económicas; en este caso trabajaremos bajo la elección de un compresor reciprocante de una etapa, ya que el volumen a manejar en la descarga está permitido para este tipo de compresor. Manejar otro tipo de compresor acarrearía probablemente hacer análisis económico del mismo.
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Estimaciones Iniciales
Ci Yi Mw Yi * Mw MCp @ 40°F Yi * MCp Presion Critica, Psia
Yi * Pc Temperatura Critica °R
Yi * Tc
C2 0.017 30.070 0.511 12.024 0.2044 707 12.019 550 9.35C3 0.955 44.097 42.113 16.634 15.885 616 588.28 666 636
nC4 0.028 58.123 1.627 22.064 0.6177 551 15.428 765 21.42∑ 1 - 44.251 - 16.707 - 615.73 - 666.77
MCp = 16.707MCv = MCp – 1.986MCv = 16.707 – 1.986 = 14.721
Exponente IsentropicoK = MCp/MCvK = 16.707/14.721K = 1.20
Estimación de la Relación de Compresiónr = P2/P1
r = 100/40 = 2.5
Estimación de la Temperatura Teórica de Descarga DT = T1 ((P2/P1)(k-1)/K -1)DT = 500 ((100/40)(1.20-1)/1.20 -1) DT= 80 °RT2= T1 + DTT2= 500 °R+82 = 582°R = 122 °FTavr = (122+40)/2 = 81 °F
Estimación del Factor de Compresibilidad Succión
Zs=1− 3. 52 s Pr
( 100.9813 sTr ) º+ 0 .274 s Pr2
100 .8157 sTr
Zs=1− 3 .52∗0 .032
( 100.9813∗0.74 )+ 0 .274∗0 .0322
100.8157∗0.74=0 .98
Presión y temperaturas seudoreducidas
Pr=PPsc
=20 psia615 .73 psia
=0 ,032
T r=TT sc
=40+460 ºR667 .77 ºR
=0 ,74
Estimación del Factor de Compresibilidad Descarga
Zd=1− 3 .52 s Pr
(100 .9813 sTr ) º+ 0 . 274 s Pr2
100.8157 sTr
Zd=1− 3 .52∗0 .16
(100 .9813∗0 .87 )+ 0 . 274∗0 .162
100.8157∗0.87=0 . 91
Corrección por Compresibilidad
Td=TsZsZd
r(k−1)/k
Td=5000. 980 .91
∗2. 5(1 .20−1 )/1 .20=174 ° F
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Estimación de la Tasa de Flujo en pies3/min
Datos
Tasa: 2350 mol/hr
Tasa=2350mol /hr60 min
=40moles /min
Q=379 . 5∗14 .7520
∗Nm∗T 1∗Z1P1∗Zl Ecuación 13-9 GPSA
Q=379 . 5∗14 .7520
x40mol /min*500 ° R∗0 . 9820∗1
=10513 pies3 /min
Trabajo Politropico de Compresión
Determinamos las eficiencias en función de la tasa de flujo con la figura 13-23 GPSA
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Estimación del Exponente Politrópico
nn−1
= kk−1
∗Ep
nn−1
= 1. 201. 20−1
∗0 . 86=5 . 16
n−1n
= 15 .16
=0 .19
Estimación de Hp (horsepower)
Hp=1545Mw
∗Zavg∗T 1(n−1)/n
∗(P2P1 )
(n−1 )/n−1
Hp=154544 . 251
∗0 .945∗5000 . 19
∗(10020 )
0 . 19
−1=31058 Hp
Hp=T 1∗( P2P1 )
(n−1)/n
Estimación de Flujo Másico
w=2350mol /hr∗44 . 251lb / lbmol60 min
=1733lb /min
Estimación de Ghp (Gas horsepower)
Ghp=(w )∗(Hp )
(Ep )∗(33000 )=
Ghp=(1733 lb /min )∗(31058Hp)
(0 .86)∗(33000 )=1896bhp
Estimación de Perdidas Mecánicas
Perdidasmecanicas=(Ghp)0. 4
Perdidasmecanicas=(1896)0 .4=20 . 4
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Estimación de Bhp (Brake horsepower)
Bhp=Ghp+ perdidadmecanicas=1896+20 . 4=1916 Hp
Estimación de T2
T 2=500∗(10020 )
0 .19
=679° R=218° F
Número de Etapas
En vista de que las temperaturas de succión y descarga están dentro de los límites permitidos (max. 300 °F), así como también la tasa de compresión, ya que no supera el valor usualmente tomado como máximo (4 a 6), no es necesario agregar otra etapa por lo tanto una sola etapa de compresión permitirá lograr la descarga solicitada, manteniendo siempre las mismas condiciones. Por otro lado el número de etapas también está en función de la economía y las disponibilidades del mercado.
Temperatura de Descarga
Para determinar la temperatura de descarga se seguirá bajo el siguiente procedimiento:
Estimar las entropías y entalpias de la mezcla de gas para temperaturas arbitrarias.
Posteriormente se estimará la entalpia y entropía a la temperatura de descarga teórica.
Por último se procederá a determinar la temperatura de descarga real haciendo cruzar los valores calculados anteriormente para asi obtener la temperatura referida.
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ENTALPIA DE GAS @100 °F
P =
100 psia sPr = 100/615 = 0.16 T = 100°F sTr =(110+460)/658 = 1.00
ENTALPIA DE GAS @150 °F
Hm° = ∑ (Yi) (Mi) (Hi) = 8402(H°-H/RTc)(°) = 0.15 (sPr, sTr y Fig 24-6 GPSA)(H°-H/RTc)(´) = 0.17 (sPr, sTr y Fig 24-7 GPSA)
Hm° - Hm = R. Tc ((H°-H/RTc)(°) + ῳm (H°-H/RTc)(´)))(Hm° - Hm) = 1.986 (658)⌠(0.15+0.0153(0.17)⌡= 199
Hm = Hm°-(Hm°-Hm)Hm = 8402-(199) = 8203 Btu/lbmol @ 100 psia y 150 °FHm = 185 Btu/lbs.°R @ 100 psia y 150 °F
R= 1,986 Btu/lbmol.°R
Comp Yi Mi Yi*Mi Tci Yi * Tci Pci Yi *Pci ῳ Yi *ῳ Hi Yi *Mi*Hi
C2 0.017 30.069 0.5111 549,92 0.4954 706,6 12.0122 0.0994 0.001689 196 100C3 0.955 44.096 42.111 665,92 635.953 615,5 588 0.1529 0.1460 190 8001
nC4 0.028 58.122 1.627 765,55 21.4354 550,9 15.4252 0.2003 0.00560 185 301∑ 1.000 - 44.249 - 658 - 615 - 0.0153 - 8402
Comp Yi Mi Yi*Mi Tci Yi * Tci Pci Yi *Pci ῳ Yi *ῳ Hi Yi *Mi*Hi
C2 0.017 30.069 0.5111 549,92 0.4954 706,6 12.0122 0.0994 0.001689 180 92C3 0.955 44.096 42.111 665,92 635.953 615,5 588 0.1529 0.1460 152 6400
nC4 0.028 58.122 1.627 765,55 21.4354 550,9 15.4252 0.2003 0.00560 150 244∑ 1.000 - 44.249 - 658 - 615 - 0.0153 - 6736
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P = 100 psia sPr = 100/615 = 0.16 T = 150°F sTr =(100+460)/658 = 0.9
ENTALPIA DE GAS @ 170 °F
Hm° = ∑ (Yi) (Mi) (Hi) = 6736(H°-H/RTc)(°) = 0.20 (sPr, sTr y Fig 24-6 GPSA)(H°-H/RTc)(´) = 0.24 (sPr, sTr y Fig 24-7 GPSA)
Hm° - Hm = R. Tc ((H°-H/RTc)(°) + ῳm (H°-H/RTc)(´)))(Hm° - Hm) = 1.986 (658)⌠(0.20+0.0153(0.24)⌡= 266
Hm = Hm°-(Hm°-Hm)Hm = 6736-(266) = 6470 Btu/lbmol @ 100 psia y 150 °FHm = 146 Btu/lbs.°R @ 100 psia y 150 °F
R= 1,986 Btu/lbmol.°R
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P = 100 psia sPr = 100/615 = 0.16 T =
170°F sTr =(170+460)/658 = 0.95
ENTALPIA DE GAS @ 131 °F
Hm° = ∑ (Yi) (Mi) (Hi) = 8312(H°-H/RTc)(°) = 0.18 (sPr, sTr y Fig 24-6 GPSA)(H°-H/RTc)(´) = 0.19 (sPr, sTr y Fig 24-7 GPSA)
Hm° - Hm = R. Tc ((H°-H/RTc)(°) + ῳm (H°-H/RTc)(´)))(Hm° - Hm) = 1.986 (658)⌠(0.18+0.0153(0.19)⌡= 239
Hm = Hm°-(Hm°-Hm)Hm = 8312-(239) = 8073 Btu/lbmol @ 100 psia y 170 °FHm = 182 Btu/lbs.°R @ 100 psia y 170 °F
R= 1,986 Btu/lbmol.°RComp Yi Mi Yi*Mi Tci Yi * Tci Pci Yi *Pci ῳ Yi *ῳ Hi Yi *Mi*Hi
C2 0.017 30.069 0.5111 549,92 0.4954 706,6 12.0122 0.0994 0.001689 194 99C3 0.955 44.096 42.111 665,92 635.953 615,5 588 0.1529 0.1460 188 7916
nC4 0.028 58.122 1.627 765,55 21.4354 550,9 15.4252 0.2003 0.00560 183 297∑ 1.000 - 44.249 - 658 - 615 - 0.0153 - 8312
Comp Yi Mi Yi*Mi Tci Yi * Tci Pci Yi *Pci ῳ Yi *ῳ Hi Yi *Mi*Hi
C2 0.017 30.069 0.5111 549,92 0.4954 706,6 12.0122 0.0994 0.001689 189 96C3 0.955 44.096 42.111 665,92 635.953 615,5 588 0.1529 0.1460 180 7580
nC4 0.028 58.122 1.627 765,55 21.4354 550,9 15.4252 0.2003 0.00560 179 291.30∑ 1.000 - 44.249 - 658 - 615 - 0.0153 - 7967
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P = 100 psia sPr = 100/615 = 0.16 T =
131°F sTr =(110+460)/658 = 0.9
ENTALPIA DE GAS @ 200 °F
Hm° = ∑ (Yi) (Mi) (Hi) = 8402(H°-H/RTc)(°) = 0.15 (sPr, sTr y Fig 24-6 GPSA)(H°-H/RTc)(´) = 0.17 (sPr, sTr y Fig 24-7 GPSA)
Hm° = ∑ (Yi) (Mi) (Hi) = 7967(H°-H/RTc)(°) = 0.20 (sPr, sTr y Fig 24-6 GPSA)(H°-H/RTc)(´) = 0.24 (sPr, sTr y Fig 24-7 GPSA)
Hm° - Hm = R. Tc ((H°-H/RTc)(°) + ῳm (H°-H/RTc)(´)))(Hm° - Hm) = 1.986 (658)⌠(0.21+0.0153(0.25)⌡= 274
Hm = Hm°-(Hm°-Hm)Hm = 7967-(274) = 7693 Btu/lbmol @ 100 psia y 131 °FHm = 173 Btu/lbs.°R @ 100 psia y 131 °F
R= 1,986 Btu/lbmol.°RComp Yi Mi Yi*Mi Tci Yi * Tci Pci Yi *Pci ῳ Yi *ῳ Hi Yi *Mi*Hi
C2 0.017 30.069 0.5111 549,92 0.4954 706,6 12.0122 0.0994 0.001689 196 100C3 0.955 44.096 42.111 665,92 635.953 615,5 588 0.1529 0.1460 190 8001
nC4 0.028 58.122 1.627 765,55 21.4354 550,9 15.4252 0.2003 0.00560 185 301∑ 1.000 - 44.249 - 658 - 615 - 0.0153 - 8402
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P = 100 psia sPr = 100/615 = 0.16 T = 200°F sTr =(110+460)/658 = 1.00
ENTROPÍA DE GAS @ 100 °F
Comp Yi Mi Yi*Mi Tci Yi * Tci Pci Yi *Pci ῳ Yi *ῳ Si Yi*Mi*Si Yi*ln(Yi)C2 0.017 30.069 0.5111 549,92 0.4954 706,6 12.0122 0.0994 0.001689 2.0 1.022 -0.069C3 0.955 44.096 42.111 665,92 635.953 615,5 588 0.1529 0.1460 1.58 66.536 -0.0439
nC4 0.028 58.122 1.627 765,55 21.4354 550,9 15.4252 0.2003 0.00560 1.26 2.0505 -0.1001∑ 1.000 - 44.249 - 658 - 615 - 0.0153 - 69.60 -0.213
P = 100 psia sPr = 100/615 = 0.16
Hm° - Hm = R. Tc ((H°-H/RTc)(°) + ῳm (H°-H/RTc)(´)))(Hm° - Hm) = 1.986 (658)⌠(0.15+0.0153(0.17)⌡= 199
Hm = Hm°-(Hm°-Hm)Hm = 8402-(199) = 8203 Btu/lbmol @ 100 psia y 150 °FHm = 185 Btu/lbs.°R @ 100 psia y 150 °F
R= 1,986 Btu/lbmol.°R
Sm° = ∑ (Yi) (Mi) (Si)-R∑Yi*ln(Yi)Sm° = 69.60 – 1.986 (-0.213)Sm° = 70 Btu/lbmol.°R
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TT = 100°F sTr =(100+460)/658 = 0.85
ENTROPÍA DE GAS A CONDICIONES DE LA TEMPERATURA DE DESCARGA TEÓRICA
Comp Yi Mi Yi*Mi Tci Yi * Tci Pci Yi *Pci ῳ Yi *ῳ Si Yi*Mi*Si Yi*ln(Yi)C2 0.017 30.069 0.5111 549,92 0.4954 706,6 12.0122 0.0994 0.001689 2.01 1.027 -0.069C3 0.955 44.096 42.111 665,92 635.953 615,5 588 0.1529 0.1460 1.60 67.378 -0.0439
nC4 0.028 58.122 1.627 765,55 21.4354 550,9 15.4252 0.2003 0.00560 1.30 2.115 -0.1001∑ 1.000 - 44.249 - 658 - 615 - 0.0153 - 70.52 -0.213
P = 100 psia sPr = 100/615 = 0.16 Sm° = ∑ (Yi) (Mi) (Si)-R∑Yi*ln(Yi)Sm° = 70.52 – 1.986 (-0.213)Sm° = 70.94 Btu/lbmol.°R
R= 1,986 Btu/lbmol.°R
(Sm° - Sm) = R. ((S°-S/R)(°) + ῳm (S°-S/R)(´))) + Ln (P)(Sm° - Sm) = 1.986 ⌠ (0.19+0.0153(0.29) + Ln (100/14.7) ⌡= 4.19
Sm = Sm°-(Sm°-Sm)Sm = 70-(4.19) = 65 Btu/lbmol @ 100 psia y 100 °FSm = 1.48 Btu/lbs.°R @ 100 psia y 100 °F
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TT = 122°F sTr =(122+460)/658 = 0.9
ENTROPÍA DE GAS @ 150 °F
Comp Yi Mi Yi*Mi Tci Yi * Tci Pci Yi *Pci ῳ Yi *ῳ Si Yi*Mi*Si Yi*ln(Yi)C2 0.017 30.069 0.5111 549,92 0.4954 706,6 12.0122 0.0994 0.001689 2.02 1.032 -0.069C3 0.955 44.096 42.111 665,92 635.953 615,5 588 0.1529 0.1460 1.62 68.22 -0.0439
nC4 0.028 58.122 1.627 765,55 21.4354 550,9 15.4252 0.2003 0.00560 1.32 2.148 -0.1001∑ 1.000 - 44.249 - 658 - 615 - 0.0153 - 71.4 -0.213
P = 100 psia sPr = 100/615 = 0.16 Sm° = ∑ (Yi) (Mi) (Si)-R∑Yi*ln(Yi)Sm° = 71.4 – 1.986 (-0.213)Sm° = 71.8 Btu/lbmol.°R
R= 1,986 Btu/lbmol.°R
(Sm° - Sm) = R. ((S°-S/R)(°) + ῳm (S°-S/R)(´))) + Ln (P)(Sm° - Sm) = 1.986 ⌠ (0.17+0.0153(0.26) + Ln (100/14.7) ⌡= 4.15
Sm = Sm°-(Sm°-Sm)Sm = 70.94-(4.15) = 67 Btu/lbmol @ 100 psia y 122 °FSm = 1.00 Btu/lbs.°R @ 100 psia y 122 °F
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T = 150°F sTr =(150+460)/658 = 0.92
ENTROPÍA DE GAS @ 170 °F
Comp Yi Mi Yi*Mi Tci Yi * Tci Pci Yi *Pci ῳ Yi *ῳ Si Yi*Mi*Si Yi*ln(Yi)C2 0.017 30.069 0.5111 549,92 0.4954 706,6 12.0122 0.0994 0.001689 2.09 1.068 -0.069C3 0.955 44.096 42.111 665,92 635.953 615,5 588 0.1529 0.1460 1.66 69.90 -0.0439
nC4 0.028 58.122 1.627 765,55 21.4354 550,9 15.4252 0.2003 0.00560 1.40 2.28 -0.1001∑ 1.000 - 44.249 - 658 - 615 - 0.0153 - 73.24 -0.213
P = 100 psia sPr = 100/615 = 0.16
R= 1,986 Btu/lbmol.°R
(Sm° - Sm) = R. ((S°-S/R)(°) + ῳm (S°-S/R)(´))) + Ln (P)(Sm° - Sm) = 1.986 ⌠ (0.13+0.0153(0.21) + Ln (100/14.7) ⌡= 4.07
Sm = Sm°-(Sm°-Sm)Sm = 71.8-(4.07) = 68 Btu/lbmol @ 100 psia y 150 °FSm = 1.53 Btu/lbs.°R @ 100 psia y 150 °F
Sm° = ∑ (Yi) (Mi) (Si)-R∑Yi*ln(Yi)Sm° = 73.24 – 1.986 (-0.213)Sm° = 73.66 Btu/lbmol.°R
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T = 170°F sTr =(170+460)/658 = 0.95
ENTROPÍA DE GAS @ 200 °F
Comp Yi Mi Yi*Mi Tci Yi * Tci Pci Yi *Pci ῳ Yi *ῳ Si Yi*Mi*Si Yi*ln(Yi)C2 0.017 30.069 0.5111 549,92 0.4954 706,6 12.0122 0.0994 0.001689 2.10 1.073 -0.069C3 0.955 44.096 42.111 665,92 635.953 615,5 588 0.1529 0.1460 1.70 71.589 -0.0439
nC4 0.028 58.122 1.627 765,55 21.4354 550,9 15.4252 0.2003 0.00560 1.42 2.310 -0.1001∑ 1.000 - 44.249 - 658 - 615 - 0.0153 - 74.97 -0.213
P = 100 psia sPr = 100/615 = 0.16
R= 1,986 Btu/lbmol.°R
(Sm° - Sm) = R. ((S°-S/R)(°) + ῳm (S°-S/R)(´))) + Ln (P)(Sm° - Sm) = 1.986 ⌠ (0.14+0.0153(0.19) + Ln (100/14.7) ⌡= 4.09
Sm = Sm°-(Sm°-Sm)Sm = 73.66-(4.09) = 70 Btu/lbmol @ 100 psia y 170 °FSm = 1.57 Btu/lbs.°R @ 100 psia y 170 °F
Sm° = ∑ (Yi) (Mi) (Si)-R∑Yi*ln(Yi)Sm° = 74.97 – 1.986 (-0.213)Sm° = 75.21 Btu/lbmol.°R
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T = 200°F sTr =(200+460)/658 = 1.00R= 1,986 Btu/lbmol.°R
(Sm° - Sm) = R. ((S°-S/R)(°) + ῳm (S°-S/R)(´))) + Ln (P)(Sm° - Sm) = 1.986 ⌠ (0.089+0.0153(0.18) + Ln (100/14.7) ⌡= 3.99
Sm = Sm°-(Sm°-Sm)Sm = 75.21-(3.99) = 71.22 Btu/lbmol @ 100 psia y 200 °FSm = 1.60 Btu/lbs.°R @ 100 psia y 200 °F
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80 100 120 140 160 180 200 22062
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
f(x) = 0.0622641509433962 x + 58.8490566037736R² = 0.978436657681941
y
T °F
S B
tu/ l
b m
ol
131
68.5
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80 100 120 140 160 180 200 2200
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
f(x) = 17.8877358490566 x + 4892.65094339623R² = 0.871258869421413
y
T °F
H B
tu/lb
mo
l7693
7236
156
Y= 17.888(131)+4892.7 =7236 Btu/lb mol
La Temperatura real de descarga del compresor es de 156°F
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Estimación de Potencia al Freno (BHP)
Estimación de His (horsepower)
His=1545Mw
∗Zavg∗T 1(k−1 )/k
∗( P2P1 )
( k−1)/k−1
His=154544 .251
∗ 0. 945∗500(1. 20−1)1. 20
∗(10020 )
(1. 20−1)/1. 20
−1=16280 Hp
Estimación de Flujo Másico
w=2350mol /hr∗44 . 251lb / lbmol60 min
=1733lb /min
Estimación de Ghp (Gas horsepower)
Ghp=(w )∗(Hp )
(Ep )∗(33000 )=
Ghp=(1733 lb /min )∗(16280 Hp)
(0 . 83)∗(33000 )=1030bhp
Estimación de Perdidas Mecánicas
Perdidasmecanicas=(Ghp)0. 4
Perdidasmecanicas=(1030)0 .4=16
Estimación de Bhp (Brake horsepower)
Bhp=Ghp+ perdidadmecanicas=1030+16=1046 Hp
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Ejercicio N° 2
Un compresor simple de doble acción, tiene las siguientes características:
Cilindro: 12´´ diametroVastago: 3´´ diametroCarrera: 15´´Ps: 50 lpcmPd: 200 lpcmVolumen muerto: 11%Ts: 105 °FMw: 21.5Velocidad: 360 rpm
Calcule potencia al freno (BHP) y las cargas permisibles del vastago:
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Estimaciones Iniciales
Exponente Isentropico
K = 1.25 Fig. 13-8 GPSA
Estimación de la Relación de Compresiónr = P2/P1
r = 200/50 = 4
Estimación de la Temperatura Teorica de Descarga DT = T1 ((P2/P1)(k-1)/K -1)DT = 565 ((200/50)(1.22-1)/1.22 -1) DT= 180 °RT2= T1 + DTT2= 565 °R+180 = 745°R = 285 °FTavr = (122+40)/2 = 81 °F
Estimación de P y T seudocriticas, a través de la correlación de Brown, GG, Katz, D.L, Oberfell, GG y Alden
sPc=677+15∗γ g−37 ,5∗γg2
sTc=168+325∗γ g−12 ,5∗γg2
Con γ g=0. 74
Psc ( psia )=677+15×(0 ,74 )−37 ,5×(0 ,74 )2=657 psia
Tsc(R )=168+325×(0 ,74 )−12 ,5×(0 ,74 )2=401 ° R
Presión y temperaturas seudoreducidas
Pr=PPsc
=64 .7 psia657 psia
=0 ,09
T r=TT sc
=105 ºR401 ºR
=0 .26
Estimación del Factor de Compresibilidad
Succión
Zs=1− 3. 52 s Pr
( 100.9813 sTr ) º+ 0 .274 s Pr2
100 .8157 sTr
Zs=1− 3. 52∗0. 09
( 100.9813∗0.26 )+ 0 .274∗0. 092
100 .8157∗0.26=0 .82
Corrección por Compresibilidad
Td=TsZsZd
r(k−1)/k
Td=5000. 980 .91
∗2. 5(1 .20−1 )/1 .20=174 ° F
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Presión y temperaturas pseudoreducida a la descarga
Pr=PPsc
=214 .7 psia657 psia
=0 ,32
T r=TT sc
=285 ºR401 ºR
=0 .71
Potencia al Freno (BHP)
MMcfd = (6855*0.92*50*10-6)/0.82= 3.84
MMcfd = 3.84 (14.4/14.7)(520/565)(1/0.82) =4.22
MMcfd = 4.22 @14.7 psia y 60°F
BHP = 3.03*0.79*(4.22*565/0.85)*(1.25/1.25-1)*(14.7/520)*(214.7/64.7)((1.25-1)/1.25) -1
BHP = 1627 hp.
Cargas Permisibles del Vástago
Área del Pistón = Π*r2
Diámetro del pistón: 12 pulg, es decir un radio 6 pulg.
Área del pistón = 3.1416*(6) = 113 pulg2
Área del pistón en el lado del cigüeñal o vástago = Π*r2
Diámetro del vástago: 3 pulg, es decir un radio 1.5 pulg.
3.1416*(1.5) = 7 pulg2
Estimación de la Carga en Compresión
F = (Pd-Ps)Ap + PsAr
F = (200-50) 113pulg2 + 50(7pulg2)
F = 17300 lbs
Estimación del Factor de Compresibilidad Descarga
Zd=1− 3 .52 s Pr
(100 .9813 sTr ) º+ 0 . 274 s Pr2
100.8157 sTr
Zd=1− 3 .52∗0 .32
(100 .9813∗0 .71)+ 0 .274∗0. 322
100 .8157∗0.71=0. 76
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Estimación de la Carga en Tensión
F = (Pd-Ps)Ap – PdAr
F = (200-50)113pulg2 – 200(7pulg2)
F = 15550 lbs
Desplazamiento del pistón Simple de Doble Acción
DP = 4.55 (10-4) (stroke) (N) (2D2 – d2)
DP = 4.55 (10-4) (15) (360) (2(122) – 32)
DP = 6855 pies3/min
Eficiencia Volumétrica
Ev = 96-r-vm(Zs/Zd)(r1/k-1)
Ev = 96-4-0.11(0.82/0.76)(41/1.25 -1)
Ev = 92%
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República Bolivariana De VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la Educación Universitaria
Universidad del ZuliaFacultad de IngenieríaDivisión de Postgrado
Maestría en Ingeniería de Gas
COMPRESIÓN Y EXPANSIÓN
COMPRESORES CENTRÍFUGOS Y RECIPROCANTE
Elaborado Por:
Ing. Pablo E. Chinchilla P.
Profesor:Dr. Jorge Barrientos
Maracaibo, Noviembre de 2014
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