Diseño De Un Intercambiador De Calor De Carcasa Y Tubos

Diseño de un intercambiador de calor para condensar una corriente de isobutano |
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Ignacio Beltrán Rubinos |

INDICE:
1. MEMORIA………………………………………………………………………….3
1.1 OBJETIVO………………………………………………………………….3
1.2 FUNDAMENTOS DEL FLUJO DE CALOR EN FLUIDOS……….......3
1.2.1 Equipo típico para el intercambio de calor…………………...3
1.2.3 Flujos en corrientes paralelas y encontracorriente………….7
1.3 EQUIPO PARA EL INTERCAMBIO DE CALOR…………………….8
1.3.1. Diseño general del equipo para trasmisión de calor…………...8
1.4 INTERCAMBIADORES DE CALOR……………………………………8
1.5. INTERCAMBIADORES DE CARCASA Y TUBOS…………………..10
1.6. SELECCIÓN DEL INTERCAMBIADOR……………………………..18
2. DISEÑO TÉRMICO……………………………………………………………….19
2.1. CONSIDERACIONES PREVIAS AL DISEÑO………………………..192.1.1. SELECCIÓN DEL TIPO TEMA……………………………...20
2.1.2. DIMENSIONES Y VALORES DETERMINADOS………….20
2.1.3. ENSUCIAMIENTO Y VIBRACIONES………………………22
2.1.4. SELECCIÓN DEL MATERIAL……………………………....22
3. MÉTODO DE DISEÑO (KERN)………………………………………………26
3.1 CONDICIONES DE OPERACIÓN Y DISEÑO………………………26
3.2 SELECCIÓN DE LA GEOMETRÍA DEL INTERCAMBIADOR……26
3.3 COEFICIENTE DE CONVECCIÓN DEL LADO DE LOSTUBOS…26
3.4 PÉRDIDA DE CARGA EN EL LADO DE LOS TUBOS……………27
3.5 COEFICIENTE DE CONVECCIÓN DEL LADO DE LA CARCASA27
3.6 PÉRDIDA DE CARGA EN EL LADO DE LA CARCASA……………28
3.7 COMPROBACIÓN TÉRMICA………………………………………….28
3.8 CONCLUSIÓN……………………………………………………………29
4. SISTEMA DE CONTROL………………………………………………………30
4.1 INTRODUCCIÓN………………………………………………………...30
4.2 DISEÑO DEL SISTEMA DECONTROL………………………………32
5. CÁLCULOS BALANCE DE CALOR AL INTERCAMBIADOR……………34
6. DISEÑO TERMICO.…………………………………………………………….35
7. DISEÑO MECÁNICO…………………………………………………………...36
8. PRESUPUESTO………………………………………………………………….37
8.1 INTRODUCCIÓN………………………………………………………………...37
8.2 CÁLCULO DEL PRESUPUESTO……………………………………...37
8.1.1 Cálculo de presupuesto para el intercambiador………37
9.ANEXOS………………………………………………………………………..…39

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1. MEMORIA
1.1 OBJETIVO
El objetivo de este proyecto es elaborar un intercambiador de calor para enfriar, a presión atmosférica, una corriente de iso-butano de 58.03ºC a 57.62ºC, usando como refrigerante agua a 27ºC hasta 39.5ºC

1.2 FUNDAMENTOS DEL FLUJO DE CALOR EN FLUIDOS
El flujo de calor desde un fluido a través de una pared sólida hasta un fluido más frio se encuentra con frecuencia en la práctica de la ingenieríaquímica. El calor transmitido puede ser calor latente, que ya acompañado de un cambio de fase tal como vaporización o condensación, o bien puede ser calor sensible procedente del aumento o disminución de la temperatura de un fluido sin cambio de fase.
Ejemplos típicos son la disminución de temperatura de un fluido por trasmisión de calor sensible hacia un fluido más frio, cuya temperatura aumentapor este hecho; condensación de vapor de agua con agua de refrigeración; y evaporación de agua desde una disolución a una determinada presión mediante condensación de vapor a presión más alta. Todos estos casos implican trasmisión de calor por conducción y convección.

1.2.1 Equipo típico para el intercambio de calor
Con el fin de establecer una base adecuada para el tratamiento de latrasmisión de calor desde y hacia fluidos en movimiento, consideremos el sencillo cambiador tubular de la figura 1. Consiste esencialmente en una bancada de tubos paralelos A, cuyos extremos terminan en las placas tubulares B1 y B2. La bancada de tubos está dentro de una carcasa cilíndrica C y está provista de dos canalizaciones D1 y D2, una en cada extremo, y dos tapaderas E1 y E2.

Vapor de agua, uotro vapor, se introduce a través de la boquilla F en el espacio del lado de la carcasa que rodea a los tubos, condensa y es retirado a través de la conducción G, mientras que algo de gas no condensable que puede entrar con el vapor condensante se retira del sistema a través de la purga K. La conducción G lleva a una trampa, que es...