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ENFRIADOR DE BUTINO LIQUIDO




Especificaciones generales del proceso:

• Flujo caliente: butino liquido a 35 bar. de presión, flujo de 50 kg/s, que será enfriado desde una temperatura de entrada de 113 ªC hasta 38 ªC a un tanque de almacenamiento. No hay contaminación.

• Refrigerante: Agua bien tratada desde una torre de enfriamiento a 27 ªC en verano y 17 ªC en invierno. Latemperatura de salida no excederá 50 ªC. emplear una resistencia a la contaminación de 0.00018 (W/m2 K)-1. Sobre diseñar un 25% de superficie. Mantener una velocidad del flujo de 1.5 m/s como mínimo y 3 m/s como máximo para prevenir erosión. Para una caída de presión de 100 kPa existe una tolerancia de 10%.

• Especificaciones de la construcción: Se requiere una longitud máxima de los tubos de 10m, loscuales serán de una aleación 0.5 de Cr en posición horizontal con arreglo multi tubular simple.

• Tipo de intercambiador de calor y localización del fluido: debido a que el butano esta a alta presión, se requiere una construcción de concha y tubo. El agua se colocará a ¾” en tubos rectos para limpieza.
DATOS DE LAS SUSTANCIAS

FLUJO CALIENTE: BUTINO LIQUIDO
Flujo másico de 50 kg/sTemperatura de entrada = 113 ◦ C
Temperatura de salida = 38 ◦ C
Calor especifico = 2.31 kJ/Kg. ◦ C
Viscosidad dinámica μ= 0.0084 Kg/m.s
Densidad = 601 Kg/m2

REGFRIGERANTE: AGUA
Temperatura de entrada verano = 27◦ C, invierno = 17 ◦ C
Temperatura de salida = maximo 50 ◦ C
Resistencia a al contaminación = (0.00018 w/m2 . K) -1
Velocidad minima = 1.5 m/s
Velocidad maxima = 3m/s
Calor especifico= 4.18 KJ/Kg.◦ C


PARA DISEÑAR EL INTERCAMBIADOR CON LAS ESPECIFICACIONES ANTES MENCIONADAS SE DESCRIBIRAN LOS PASOS A SEGUIR:


ANALISIS TERMICO

Se determinara la razón de transferencia de calor y por medio del balance en condiciones ideales se determinara tambien el flujo másico del agua

Sustituyendo en la formula obtenemos:
• razón de transferencia de calor:
Q= (50 kg/s)(2.31kJ/Kg. ◦ C)(113- 38) ◦ C
Q= 8.6625 MW

• flujo másico del agua:
ω (4.18 KJ/Kg.◦ C)(45 -27 ) ◦ C= 8.6625 x103 kJ/s
ω= 115. 13 Kg/s

SE ESCOGERA EL ARREGLO PARA EL INTERCAMBIADOR (A CONTRAFLUJO, FLUJO PARALELO)


• La forma más adecuada será escoger que sea a contraflujo, un paso por la coraza y un paso por los tubos (1-1) porque su análisis es más fácil y las especificaciones lo avalan.• Y debido a la alta presión en la que esta entrando el fluido caliente ira en la coraza y el agua fría en los tubos.
SELECCION DE LOS ELEMENTOS DE CONSTRUCCION
• TIPO DE CARCAZA: 1 paso por la carcasa
• DIAMETRO DE TUBO Y LARGO: Se asume un diámetro de tubo = 3/4 in (19mm) y una longitud maxima de 10 m.
• DISEÑO DEL TUBO : 30◦ y una relación de grado de inclinación = 1.25 (arreglotriangular)


• SEPARADORES: Espaciamientos de aprox 0.3m.
ELECCION DE UN METODO DE ANALISIS

DETERMINACION DEL AREA DEL INTERCAMBIADOR

Se elegirá el de LMTD porque los datos que tenemos así lo ameritan.


Donde
F= 1 (1-1) porque es de un paso por la coraza y un paso por los tubos.
Q= 8.6625 MW

Dado que:
AGUA Ui=7000 W/m2. K
INCRUSTACION DEL AGUA Rf= 0.00018 (W/m2 . K) -1
BUTINOUo=1500 W/m2. K

U = 1010.1 W/m2. K






Sustituyendo encontramos que LMTD= 31.2 0C

Despejando el area de la formula nos da:

A=274.86 m2


Dado que:


A= NT П D LT


El numero de tubos sera:
274,86 m2 = NT (П) (.01905m) (10m)
NT = 459 tubos.


El Diámetro de la carcasa se determina:




Área de la carcasaDonde:
DS= .58695 m
B= .3 m
C=.o2 m
PT= .039 m
do= .01905
Por lo tanto as=0.112875 m2 = 112875 mm2


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