1 6232012 171510 786770549

RAFAEL BARRANTES SEGURA
ID: UM19138SME26986

Master in Mechanical Engineering

Heat Exchanger Design

ATLANTIC INTERNATIONAL UNIVERSITY
HONOLULU, HAWAII
SPRING, 2012

TABLA DE CONTENIDO
BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................................................... 93
CONCLUSIÓN.......................................................................................................................................................... 93
DESCRIPCIÓN ........................................................................................................................................................... 4
Intercambiadores de calor de flujo a contracorriente............................................................................................... 4
Intercambiadores de calor de flujo a contracorriente con aletas ........................................................................... 45
Intercambiadores de calor de flujo a contracorriente en arreglos serie-paralelo .................................................. 59
Intercambiadores de calor de flujo a contracorriente sinaletas............................................................................. 29
Intercambiadores de calor de tubo y coraza (shell and tube) ................................................................................ 71
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................................ 3
TABLA DE CONTENIDO........................................................................................................................................... 2

2

INTRODUCCIÓN
En los cursos y libros de transferencia de calor, se detalla claramente los
procedimientos,

formulaciones

y

mecanismos

de

diseño

básico

de

intercambiadores de calor. No obstante, los datos que deben considerarse en la
aplicaciónmatemática del diseño no están disponibles en ámbito de la ingeniería
convencional.
Por ello este trabajo pretende dar no solamente los mecanismos de diseño con
sus ecuaciones matemáticas, sino que provee datos empíricos y experimentales
útiles para proyectos adecuados de intercambiadores de calor de varios tipos, lo
cual puede utilizarse de manera práctica para la resolución de problemas yconstrucción de los mismos.

3

DESCRIPCIÓN
Intercambiadores de calor de flujo a contracorriente
Uno de los tipos de intercambiadores de calor es el de doble tubo, el cual es
conocido como tipo U (U-bend o hairpin).
Su forma es simple y contiene un tubo dentro de otro.
Figura 1. Intercambiador de calor de doble tubo

Fuente: Kern, D. Procesos de transferencia de calor. Editorial Cecsa, México D.F., 1998.Dentro de los datos más importantes está los relacionados directamente con los
coeficientes térmicos convectivos.
Figura 2. Datos de importancia de un intercambiador de calor de doble tubo

Fuente: Kern, D. Procesos de transferencia de calor. Editorial Cecsa, México D.F., 1998.

4

Diseño
Para simplificar el tema, se considera benceno que será enfriado por tolueno.
1. Datos de entrada
a.Cantidad de benceno a calentar en 9820 lb/h
b. Líquidos y temperaturas
Tabla 1. Líquidos y temperaturas
Benceno frío

80 ºF a 120 ºF

Tolueno caliente

160 ºF a 100 ºF
Fuente: Propia

c. Gravedad específica @68 ºF
Benceno 0,44
Tolueno 0,87
d. Factor de obstrucción
0,001 h-pie2-ºF/BTU
e. P = 10 psi
Nota: Para todos los casos de intercambiadores de calor de flujo a contracorriente,
este valor va de 5 psia 10 psi.
f. Se tiene en almacenes una cantidad de horquillas de 20 pie de longitud de 2” x
1-1/4” IPS (Iron pipe size)
2. Cálculo
a. Obteniendo el balance de calor
Benceno

5

Tolueno

Del siguiente nomograma:
Figura 1. Nomograma para encontrar el calor específico

6

Fuente: Kern, D. Procesos de transferencia de calor. Editorial Cecsa, México D.F., 1998.

7

Para el benceno:



Para el...