Intercambiador

INTERCAMBIADOR DE CALOR DE DOBLE TUBO
ENFRIADOR DEL FLUIDO DE PROCESO

1. FLUIDO DE PROCESO CALIENTE

Fluido de operación:

Nombre: Anilina (C6H7N)

Tipo: liquido sin cambio de fase

Datos de operación del fluido:

mfc = 18.9 lb/seg = 68,040 lb/hr

Tfc1 = 205 °F

Tfc2 < (Tfc1 = 205 °F) Requisito de operacion
= 140°F

Tfc = Tfc1 – Tfc2 = 205 – 140= 65 ºF Enfriamiento de Anilina

Propiedad física promedio del fluido (Tabla exp.):

Tfc = Tfc1 + Tfc22 = 205 + 1402 = 172.5 ºF

Tfc = 172.5°F
Cpfc = 0.508 BTU/lb-°F
Anilina

Operación termodinámica del fluido:

Qf = Qfc mfc Cpfc Tfc Disipado por la Anilina
= 68,040 (0.508) (65) = 2,246,680 BTU/hr = 624.07 BTU/seg

2.FLUIDO DE SERVICIO FRIO

Fluido de operación:

Nombre: Agua (H2O)

Tipo: liquido sin cambio de fase

Datos de operación del fluido:

Tff1 < (Tfc2 = 140°F) Requisito de operación
= 70 a 90°F Recomendación para agua fría
= 80 °F

Requisito de operación
Tff2 ˃ (Tff1 = 80°F)
< (Tfc1 = 205°F)
≤ 125°F Recomendación paraagua fría
= 90°F

Tff = Tff2 – Tff1 = 90 – 80 = 10°F Calentamiento del agua
= 10 a 35°F Recomendación para Agua fría

Propiedad física promedio del fluido (tabla 2.1):

Tff = Tff1 + Tff22 = 80 + 902 = 85 ºF

Tff = 85 ºF
Cpfc = 0.998 BTU/lb-ºF
Agua

Operación termodinámica del fluido:

Qf = Qff mff Cpff TffAbsorbido por el agua

mff = QfCpff Tff = 2,246,6800.998 10 = 22,511lb/hr = 6.25lb/seg

3. SELECCIÓN DEL INTERCAMBIADOR

Características del intercambiador:

Nm = 18 módulos en paralelo

Np = 7 pasos en serie/modulo

Lt ≤ 20 pie/paso Recomendación de diseño
=15 pie/paso

Tubo interno:

Tipo recomendado: “tubo BWG“ (Tabla 1.1)

Det1 = 11/4 pulg = 1.25 pulg= 0.104 pie

BWG = 16 Et1 = 0.065 pulg = 0.00541pie

Dit1 = Det1 – 2 Et1 = 1.25 – 2 (0.065) = 1.12 pulg = 0.0933 pie

Tubo externo:

Tipo: “tubo IPS” (Tabla 1.2)

Dit2 = 2 pulg Det2 = 2 3/8 pulg = 2.38 pulg = 0.198 pie

Cédula = 40 Et2 = 0.154 pulg = 0.0128 pie

Dit2= Det2 – 2Et2 = 2 – 2(0.154) = 2.07 pulg = 0.173 pie

Ea =Dit2 – Det12 = 2.07 – 1.252 = 0.41 pulg = 0.0342 pie
≥ 0.125 pulg Recomendación de diseño

Tamaño del intercambiador:

Ae = π Det1 Lt Np Nm = π (0.104) (15) (7) (18) = 618.51 pie2

Disposicion de los flujos

Interior: proceso caliente (Anilina); Exterior: servicio frio (Agua)

mfi = mfc = 69,040 lb/hr mfe = mff= 22,511 lb/hr

Tfi1 = Tfc1 = 205 °F Tfe1 = Tff1 = 80 °F

Tfi2 = Tfc2 = 140 °F Tfi2 = Tff2 = 90 °F

Tfi = Tfc = 172.5 °F Tfe = Tff = 85 °F

Tfi =Tfc = 65 °F Tfe =Tff = 10 °F

4. PARED DEL TUBO INTERNO

Propiedad física promedio de la pared (Tabla 1.5):

Requisito de operación
Tt < (Tfc = 172.5 °F)
˃ (Tff = 85 °F)
= 88 °F SupuestaMaterial: Acero al cromo (1 % Cr)

Tt = 88°F
Kt = 35 BTU/hr-pie-°F
Acero al cromo

Transferencia de calor en la pared:

Rt = Det1 ln(Det1/Dit1)2 kt = 0.140 ln(0.140/0.933) 2 (35) = 0.000163 hr-pie-°F/BTU

5. PELICULA INTERIOR: ANILINA

Propiedades físicas del fluido en la película (Tabla exp.):

Ti ≈Tfi + Tti2=Tfi + Tt2=172.5 + 882 = 130.2 ºFi = 61.36 lb/pie3

Ti = 130.2 ºF i = 3.04 lb/pie-hr

Anilina Cpi = 0.505 BTU/lb-ºF

ki = 0.0976 BTU/hr-pie-ºF

Pri = Cpi iki = 0.505 (3.04)0.0979 = 15.7

Propiedad fisica del fluido en la superficie exterior del tubo interno (tabla exp.):

Tti Tt = 88°F...