Intercambiador De Calor

CONDENSACIÓN DE VAPORES SIMPLES

CÁLCULO DE UN CONDENSADOR HORIZONTAL PARA N – PROPANOL


Se necesita calcular un condensador horizontal 1–2 para condensar 60.000 lbm / h de n-propanol sustancialmente puro, que proviene de la parte superior de una columna de destilación que opera a 15 psig, a cuya presión hierve a 244 °F.
Se usará agua a 85 °F como medio refrigerante la que deberáabandonar el condensador a 120 °F.
Se requiere un factor de obstrucción de 0.003 h ft2 °F / BTU.
Se permite una caída de presión de 2,0 lff / in2 para el vapor y de 10,0 lff / in2 para el agua.
Por requerimientos de localización del condensador se usarán tubos de 8 ft de largo. Los tubos a usar son de ¾ in de DE, 16 BWG, arreglados en triángulo de 15/16 in (es decir PT = 15/16 in).

SOLUCIÓN:

1)BALANCE DE CALOR

|N-propanol |Agua |
|[pic] |[pic] |
|= 60.000 lbm / h . 285 BTU / lbm =|= 17.100.000 BTU / h |
|= 17.100.000 BTU / h |[pic] 1 BTU / lbm °F |
| |[pic](120 – 85) °F = 35 °F |
||Entonces es: [pic] 488.571 lbm / h |


2) CALCULO DE LA [pic]


[pic]= [pic]= = = -35 / - 0,24862 =
= 140,8 °F

El valor de FT se obtiene de la figura 18: FT = 1






3) TEMPERATURAS CALÓRICAS

|N-propanol : [pic] |Agua:[pic] |
|De acuerdo con la correlación que utilizaremos para calcular [pic], se |Debido a que las temperaturas t1 y t2 del agua son próximas, no se |
|deberán evaluar las propiedades del condensado a: |cometerá error si se toma: |
|[pic]|[pic] 102,5 ºF |
|Este cálculo se realizará posteriormente cuando se pueda conocer [pic]. | |

4) DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA DEL CONDENSADOR

Suponer un UD (U de diseño): al poseer un valor de UD se podrácalcular la superficie de diseño (AD) del condensador y consecuentemente conocer la geometría del condensador.
Al efectuar el cálculo de verificación del condensador supuesto por medio de los coeficientes peliculares, se obtendrá un Unecesario y se calculará el Anecesaria. Se computará el sobrediseño como:
[pic]
Se deberá repetir el ciclo suponiendo otro UD inicial hasta que el sobrediseño sea eldeseado (≤ 5 %).

Suponemos: UD = 100 BTU / h ft2 °F

Como: [pic]
[pic] 1.214,5 ft2

Como:
[pic] (el valor 0,1963 se obtiene de la tabla 10)
N tubos = 773

Se busca ahora la configuración estándar en la tabla 9. Se puede apreciar que existen configuraciones con 1, 2, 4, etc., pasos por los tubos. Por supuesto que mientras mayor sea el número de pasos será mayor la transferencia decalor (pues aumenta G), pero aumentará también (y en una proporción mayor) la caída de presión del lado tubos. La experiencia indica que para el agua la velocidad en los tubos deberá ser:
[pic]
Como:
[pic]
y : [pic]
Será: [pic]
[pic]
Si se elige: Nº de pasos por los tubos = 4
[pic] 5,4 ft / s, que es un valor entre 1 y 2 m / s.
En la tabla 9 se muestra que el arreglo más cercano es un...