Calculo del área de rehervidor y condensadores

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

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Cálculo del area de intercambio del rehervidor y del condensador.
Rehervidor.
Procedimiento de diseño:
En este trabajo se pretende proporcionar un procedimiento sencillo,para el diseño 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 propiedadesfísicas que se 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 delos intercambiadores 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 nuevaconfiguración, si es necesario, y se repite la etapa 7.
Estimaciones previas para los cálculos del área necesaria para el Rehervidor:
o Balance de Energía.

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DATOS: L´ = 307.3Kmol/h
B = 197.97 Kmol/h
λmetal+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).

( L´ - B ) * λmetal+agua = C * λVapor

(307.3–197.97) *3.4599·107 = C * 3.63643·107

C = 104.060648 Kmol / 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 lastemperaturas del intercambiador, que tiene el
siguiente 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 conocer el 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

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Pero despreciamos la resistencia 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...