calculo de una tuberia para vapor
Páginas: 7 (1689 palabras)
Publicado: 4 de abril de 2014
Departamento de Energética y Mecánica
Maquinas Térmicas
Primer parcial
Presentado por:
Héctor Mazuera
13 de marzo de 2014
Datos del problema:
Masa de agua a calentar: 1300 kg/h
Numero de codos de 45°: 11
Numero de codos de 90°:11
Longitud de la tubería de vapor: 158 m
Aislante de fibra de vidrio de 3 cm de espesor
Equipo consumidor de vapor(intercambiador de calor)
Para llevar el agua de temperatura ambiente (20°C) hasta 90°C se requiere una cantidad de calor, la cual se puede calcular de la forma:
La cantidad de calor obtenida para el agua, se debe de suministrar por el vapor, el cual dependiendo de su presión y temperatura se requerirá un determinado flujo másico.
El equipo consumidor, en este caso un intercambiadorde calor, se ha adquirido para operar a 10 bar, lo cual implica que en el circuito de vapor se debe de instalar una estación de válvula reductora de presión (fig. 1) a la salida de la caldera ya que esta genera vapor a 31 bar requeridos para otros procesos en la planta.
Fig. 1 válvula reductora de presión
El vapor a utilizar será vapor saturado seco (utilizado para este tipo de tareas) yse espera que en el IC (intercambiador de calor) se condense por completo, volviéndose liquido saturado. De esta manera el flujo de vapor requerido para cumplir con la demanda de agua a calentar a 10 bar es:
Tubería de vapor
Se supondrá que a la salida de la unidad reductora de presión hay 11 bares, lo cual implica que la máxima caída de presión admisible para la operación adecuada del ICes igual a 1 bar.
Para obtener un diámetro de tubería que cumpla con las características de presión y flujo, se debe de prever la cantidad de vapor que se condensara, producto de la perdida de calor a través de su longitud y la perdida de carga debido a los accesorios que se instalaran.
Agregando el flujo de vapor que se condensa y la longitud equivalente de los accesorios, se tiene que:El caudal necesario a la salida del distribuidor será .
Para tener en cuenta la longitud que representan los accesorios, se aumentara el 10% de la longitud de la tubería debido a que es de más de 100 m.
Por el método de la caída de presión:
Por lo tanto:
Este factor se encuentra entre 0,1 y 0,2. El factor 0,2 implica una caída de presión hasta una presión finalinferior a 10 bar y por lo tanto, se debe elegir el valor inferior, en este caso, 0,1.
Para el valor de 0,1 se selecciona el flujo de 277 kg/h que cumple con el flujo requerido y corresponde a una tubería de 32 mm de tamaño.
En este punto hay que revisar que la velocidad del vapor este dentro de los rangos admisibles.
Para 201 kg/h en la tubería de tamaño 32 mm, el valor Y se encuentraentre 66,04 y 72,81. De esta manera, se interpola para obtener el valor de Y para el flujo requerido (interpolar no es absolutamente correcto pero se obtiene una precisión razonable).
El vapor a 11 bar tiene un volumen específico igual a 0,163 m3/kg
La velocidad real en la tubería de 32 mm es:
El valor de velocidad obtenido se debe de revisa con los valores admisibles develocidad para vapor a determinada presión.
Tabla. 1 valores admisibles para velocidad en tubería
Como se puede observar, la velocidad desarrollada en la tubería está dentro de los valores admisibles.
Una vez cumplido esto, se tiene que para una tubería de 32 mm o 1 ¼” de tamaño y cedula 80, las dimensiones de la tubería serán:
Fig. 2 tubería de cedula 80
Fig. 3 dimensiones detubería
Análisis de la tubería
Una vez se cuenta con las dimensiones de la tubería, se procede a verificar si en realidad cumple con la caída de presión admitida y el análisis de transferencia de calor correspondiente.
Para determinar el número de Reynolds al interior del tubo de vapor se procede de la siguiente manera:
Dónde:
D es el diámetro hidráulico, que en este caso es igual...
Departamento de Energética y Mecánica
Maquinas Térmicas
Primer parcial
Presentado por:
Héctor Mazuera
13 de marzo de 2014
Datos del problema:
Masa de agua a calentar: 1300 kg/h
Numero de codos de 45°: 11
Numero de codos de 90°:11
Longitud de la tubería de vapor: 158 m
Aislante de fibra de vidrio de 3 cm de espesor
Equipo consumidor de vapor(intercambiador de calor)
Para llevar el agua de temperatura ambiente (20°C) hasta 90°C se requiere una cantidad de calor, la cual se puede calcular de la forma:
La cantidad de calor obtenida para el agua, se debe de suministrar por el vapor, el cual dependiendo de su presión y temperatura se requerirá un determinado flujo másico.
El equipo consumidor, en este caso un intercambiadorde calor, se ha adquirido para operar a 10 bar, lo cual implica que en el circuito de vapor se debe de instalar una estación de válvula reductora de presión (fig. 1) a la salida de la caldera ya que esta genera vapor a 31 bar requeridos para otros procesos en la planta.
Fig. 1 válvula reductora de presión
El vapor a utilizar será vapor saturado seco (utilizado para este tipo de tareas) yse espera que en el IC (intercambiador de calor) se condense por completo, volviéndose liquido saturado. De esta manera el flujo de vapor requerido para cumplir con la demanda de agua a calentar a 10 bar es:
Tubería de vapor
Se supondrá que a la salida de la unidad reductora de presión hay 11 bares, lo cual implica que la máxima caída de presión admisible para la operación adecuada del ICes igual a 1 bar.
Para obtener un diámetro de tubería que cumpla con las características de presión y flujo, se debe de prever la cantidad de vapor que se condensara, producto de la perdida de calor a través de su longitud y la perdida de carga debido a los accesorios que se instalaran.
Agregando el flujo de vapor que se condensa y la longitud equivalente de los accesorios, se tiene que:El caudal necesario a la salida del distribuidor será .
Para tener en cuenta la longitud que representan los accesorios, se aumentara el 10% de la longitud de la tubería debido a que es de más de 100 m.
Por el método de la caída de presión:
Por lo tanto:
Este factor se encuentra entre 0,1 y 0,2. El factor 0,2 implica una caída de presión hasta una presión finalinferior a 10 bar y por lo tanto, se debe elegir el valor inferior, en este caso, 0,1.
Para el valor de 0,1 se selecciona el flujo de 277 kg/h que cumple con el flujo requerido y corresponde a una tubería de 32 mm de tamaño.
En este punto hay que revisar que la velocidad del vapor este dentro de los rangos admisibles.
Para 201 kg/h en la tubería de tamaño 32 mm, el valor Y se encuentraentre 66,04 y 72,81. De esta manera, se interpola para obtener el valor de Y para el flujo requerido (interpolar no es absolutamente correcto pero se obtiene una precisión razonable).
El vapor a 11 bar tiene un volumen específico igual a 0,163 m3/kg
La velocidad real en la tubería de 32 mm es:
El valor de velocidad obtenido se debe de revisa con los valores admisibles develocidad para vapor a determinada presión.
Tabla. 1 valores admisibles para velocidad en tubería
Como se puede observar, la velocidad desarrollada en la tubería está dentro de los valores admisibles.
Una vez cumplido esto, se tiene que para una tubería de 32 mm o 1 ¼” de tamaño y cedula 80, las dimensiones de la tubería serán:
Fig. 2 tubería de cedula 80
Fig. 3 dimensiones detubería
Análisis de la tubería
Una vez se cuenta con las dimensiones de la tubería, se procede a verificar si en realidad cumple con la caída de presión admitida y el análisis de transferencia de calor correspondiente.
Para determinar el número de Reynolds al interior del tubo de vapor se procede de la siguiente manera:
Dónde:
D es el diámetro hidráulico, que en este caso es igual...
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