intercambiadore de tubos

PRÁCTICA 6
INTERCAMBIADORES DE CALOR DE TUBOS CONCENTRICOS

1. Objetivos.
 Efectuar balances de calor.
 Calcular los coeficientes totales U y los coeficientes peliculares h de
transferencia de calor.
2. Teoría (Cálculos)
2.1 Balance de calor para la sección de calentamiento.
En esta sección hay transferencia de calor desde el vapor condensante de la
camisa hasta el aceite que circulapor el tubo interior. El vapor transfiere al aceite
su calor latente y se condensa.
(1)
Donde:
Wc: Rata de condensación del vapor (lb/h).
H: Calor latente de condensación del vapor a la presión del vapor saturado.
W: Rata del flujo de aceite.
Cp: Calor especifico del aceite en (Btu/lb°F) a una temperatura promedio entre T 1
y T2.
T1: Temperatura de entrada del aceite a la sección decalentamiento (A1 lectura
1).
T2: Temperatura de salida del aceite de la sección de calentamiento (A4 lectura
4).
Qper: Calor perdido por convección y radiación al medio ambiente en (Btu/h),
debido a la falta de aislamiento de la camisa.
Estas pérdidas de calor al medio ambiente pueden estimarse, llenando los
tubos de aceite y permitiendo la entrada de vapor, sin que haya circulación deaceite. Cuando se establezca el equilibrio entre el aceite y el vapor, la
condensación adicional de vapor puede atribuirse a las pérdidas de calor.
(2)
Donde:
Qper: Perdidas de calor (Btu/h).
Wcr: Rata de condensación del vapor, con el aceite quieto en (Btu/h)
H:
Calor latente de condensación del vapor (Btu/lb) a la presión del vapor
saturado.
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Proponga otros métodos para hacer esteestimado, porque el recalentamiento del
equipo produce daños en la tubería.
Plantee un modelo matemático para estimar las perdidas por radiación.
2.2 Balance de calor para la sección de enfriamiento.
En esta sección el aceite caliente transfiere calor sensible al agua de refrigeración
que circula en contracorriente por la camisa. Así:
(3)
Donde:
W: Rata del flujo de aceite (lb/h).
Cp:Calor especifico del aceite en (Btu/lb°F) a una temperatura promedio entre T 2
y T3.
T2: Temperatura de entrada del aceite a la sección de enfriamiento (°F), es la
misma temperatura de salida del aceite de la sección de calentamiento (A4
lectura 4).
T3: Temperatura de salida del aceite de la sección de enfriamiento (°F), (A9
lectura 9).
w: Rata de flujo de agua de refrigeración.
C: Calorespecifico del agua en (Btu/lb°F), a una temperatura promedio entre t2
y t1.
t2: Temperatura de salida del agua de refrigeración (°F), (a6, lectura 16).
t1: Temperatura de entrada del agua de refrigeración (°F) (a1).
Nota: En esta sección de enfriamiento, las pérdidas de calor al medio ambiente
son despreciables, porque la temperatura del agua no es muy alta con relación a
la temperaturaambiente.
2.3 Coeficientes para la sección de calentamiento.
El calor transferido en esta sección entre el vapor condensante y el aceite a
calentar sigue la siguiente ecuación:
(4)
Q:
Calor transferido al aceite en (Btu/h).
W:
Rata de flujo del aceite (Lb/h).
Cp: Calor especifico del aceite en (Btu/lb°F), a una temperatura promedio entre
T1 y T2.
U: Coeficiente total de transferencia decalor para la sección de calentamiento.
Ao: πDoL (ft2) Área de transferencia de calor para la sección de calentamiento.
Área externa del tubo interior 8,3 ft2.
Do: Diámetro externo del tubo interior 0,09375 ft.
31

L:

Longitud total de la sección de calentamiento con tres tubos de 3x9,39 =
28,17 ft.
(5)

Despejando de la ecuación (4), se obtiene una expresión para el cálculo delcoeficiente global de transferencia de calor U
(6)
Conocido el factor U, se puede conocer el factor costra para esta sección de del
intercambiador
(7)
Rd: Factor de costra para la sección de calentamiento.
El calculo de la ecuación (7) debe compararse con el máximo valor permitido
para determinar si el intercambiador requiere limpieza (Ver tabla 12,
Apéndice, Kern)
U: Coeficiente total de...