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INTRODUCCIÓN
El intercambiador de calor, se concibe como un dispositivo de ingeniería con un funcionamiento que podría considerarse elemental; sin embargo es uno de los artefactos necesarios para que la industria pueda llevar a cabo una infinidad de problemas. Es por ello que una de las labores que debe poder llevar a cabo un ingeniero es la correcta selección y probable diseño de unintercambiador de calor.
En el presente trabajo se busca analizar un proyecto en el que se involucra el uso de un intercambiador de tubos concéntricos por el que fluye orto-xileno y alcohol butílico en diferentes configuraciones de flujo y con temperaturas previamente definidas.
El objetivo del mismo es determinar la configuración de flujo más adecuada para el sistema; tomando en cuenta los factores demantenimiento, corrosión y gastos másicos tomados en cuenta para el diseño de intercambiadores de calor.
Se realizaron cálculos adicionales de caídas de presión dentro del intercambiador para el mejor arreglo que se determinó.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
PROBLEMA 6.3 (KERN)
Ortoxyleno procedente de un tanque de almacenamiento que está a 100 0F, debe calentarse a 150 0F enfriando 18 000lb/h de alcohol butílico de 170 a 140 0F. Disponibles para este propósito hay cinco horquillas de 20 pies cuyos ánulos y tubos están colocados en serie. Los intercambiadores son de 3 por 2 plg. IPS.
a) ¿Cuál es el factor de obstrucción?
b) Las caídas de presión
c) ¿Cómo justifica o refuta su decisión respecto a donde colocar la corriente caliente y la corriente fría?
1. MARCO TEÓRICO:ANÁLISIS DE DISEÑO DE UN INTERCAMBIADOR DE TUBOS CONCÉNTRICOS IPS.
Los intercambiadores de calor, como su nombre lo indica, son dispositivos mecánicos, que se basan en la conducción y en la convección (fenómenos de transporte de calor), para intercambiar energía en forma de calor entre dos fluidos que se encuentran a diferente temperatura, sin mezclarlos. El uso práctico de estos dispositivos es muycomún y tiene una amplia gama de aplicaciones; los sistemas de calefacción, aires acondicionados para el hogar y los radiadores son ejemplos claros de su uso cotidiano.
En un intercambiador de calor participan dos o más corrientes de proceso, unas actúan como fuentes de calor y las otras actúan como receptores de calor, el cual se transfiere a través de las paredes metálicas de los tubos queconforman el equipo (contacto indirecto). Los equipos utilizados para calentar fluidos emplean generalmente vapor como fuente de calentamiento, los equipos utilizados para enfriar fluidos emplean usualmente agua como fluido de enfriamiento.
Según las diferentes aplicaciones de la transferencia de calor, los intercambiadores requieren de diferentes configuraciones y accesorios para desarrollarbien sus funciones. De acuerdo al acople de los accesorios y a su configuración física los intercambiadores se pueden clasificar como: De tubos concéntricos o de tubo doble, de tipo compacto, de coraza y tubos, y de placas y armazón. En este trabajo es de interés el intercambiador de tubos concéntricos, ya que el ejercicio asignado es sobre un intercambiador de este tipo.
INTERCAMBIADORES DE TUBOSCONCÉNTRICOS
Estos intercambiadores constan simplemente de dos tubos concéntricos de diferente diámetro. Por uno de los tubos se hace pasar el fluido frío y por el otro el caliente y nunca se mezclan. Este intercambiador se puede trabajar de dos maneras: Con los flujos en paralelo, en el cual los dos fluidos van en la misma dirección, o con los flujos en contracorriente, en donde los fluidos vanen direcciones opuestas.
La ventaja principal de tener un intercambiador de tubos concéntricos, opuesto al intercambiador de tubos y coraza, es la simplicidad de su diseño, gracias a lo cual el interior de ambas superficies es muy fácil de mantener y de limpiar, haciendo este intercambiador ideal para fluidos que generan incrustaciones. Adicionalmente, su construcción robusta permite que...