Consideraciones en la produccion de etanol

Proyecto Fin de Carrera. Diseño de una Columna de DME
DOCUMENTO N º 1 Anexo IV: Cálculo del Área del Rehervidor y el Condensador

Realizado por: M.M.J. Fecha: 20 Septiembre 2005

Página 1 de 16

Revisión (0)

Cálculo del area de intercambio del rehervidor y del condensador.
Rehervidor. Procedimiento de diseño: En este trabajo se pretende proporcionar un procedimiento sencillo, para eldiseño térmico de rehervidores, es decir, que no se toman en cuenta consideraciones mecánicas y costos. A continuación se describe la secuencia de pasos que se deben seguir para el diseño de estos equipos: 1. Especificar las condiciones operacionales del rehervidor (composiciones, flujos, temperaturas, presiones, calor transferido, fracción vaporizada, etc). 2. Obtener las propiedades físicas quese requieren, de todas las corrientes que entran o salen del rehervidor, sobre los intervalos de temperaturas y presiones que interesan. 3. Seleccionar el tipo de rehervidor que se va a emplear. 4. Seleccionar el fluido de calefacción. 5. Hacer una estimación preliminar del tamaño del rehervidor, utilizando las tablas, que existen en la bibliografía, de las dimensiones estándar de losintercambiadores de calor. 6. Se realiza un primer diseño completo, con todos los detalles referentes a los cálculos. 7. Se evalúa el diseño obtenido en la etapa 6, en cuanto a su capacidad para satisfacer las especificaciones del proceso, con respecto a la transferencia de calor, caída de presión, etc. 8. Sobre la base de los resultados obtenidos en la etapa 7, se escoge una nueva configuración, si esnecesario, y se repite la etapa 7. Estimaciones previas para los cálculos del área necesaria para el Rehervidor: o Balance de Energía.

Proyecto Fin de Carrera. Diseño de una Columna de DME
DOCUMENTO N º 1 Anexo IV: Cálculo del Área del Rehervidor y el Condensador

Realizado por: M.M.J. Fecha: 20 Septiembre 2005

Página 2 de 16

Revisión (0)

DATOS: L´ = 307.3 Kmol/h B = 197.97 Kmol/hλmetal+agua = 3.4599·107 J/Kmol λVapor = 3.63643·107 J/Kmol La expresión del balance de energía es el siguiente: ( L´ - B ) * λmetal+agua = C * λVapor donde λmetal+agua y λVapor, son el calor latente de la mezcla metanol + agua y el calor latente del vapor, ambas calculadas de las tablas (anexo nº 8). (307.3–197.97) * 3.4599·107 = C * 3.63643·107

( L´ - B ) * λmetal+agua = C * λVapor

C = 104.060648Kmol / h Ahora procedemos al cálculo de Q, flujo de calor del Rehervidor, obteniendo el siguiente resultado: Q = C * λVapor Q = 104.060648 × 3.63643 × 107 = 3.78409 × 109 J/h

Considerando que no hay pérdidas de calor, el calor cedido tiene que ser igual que al calor absorbido, por lo tanto: Q = U · A · LMTD Siendo LMTD, la media logarítmica de las temperaturas del intercambiador, que tiene elsiguiente valor: LMTD =

∆T2 − ∆T1 ∆T Ln 2 ∆T1

LMTD = 30

Es 30 porque esa es la diferencia de temperatura en la entrada y también en la salida del rehervidor, esto quiere decir que solo hay un cambio de fase pero no de temperatura (esta permanece constante). Conocidos todos los datos necesarios, calculamos pues, el valor de U, coeficiente global de transmisión de calor, para poder conocerel área necesaria para el rehervidor. La expresión que utilizaremos en nuestro diseño, es la siguiente: U=

1 De D D 1 + o Ln o + hi Di 2 K Di ho

Proyecto Fin de Carrera. Diseño de una Columna de DME
DOCUMENTO N º 1 Anexo IV: Cálculo del Área del Rehervidor y el Condensador

Realizado por: M.M.J. Fecha: 20 Septiembre 2005

Página 3 de 16

Revisión (0)

Pero despreciamos laresistencia por conducción y además consideramos que Do ≅ Di, quedando: U=

hi he hi + he

o Cálculo del Área aproximada, para un valor de Uaproximado. El Uaprox lo obtenemos de tablas, el valor de U del metanol + agua y del vapor de agua se encuentra en un intervalo de 1000-3000 Kcal/hm2ºC. Para los cálculos hemos considerado que Uaprox vale 1500 Kcal/hm2ºC . Los resultados obtenidos son: Uaprox =...