Proyecto Diseño De Intercambiador Termico Tubo Y Coraza

ESPECIFICACIONES DEL EQUIPO
Parámetros específicos |
Carga térmica (kW) | 478,8 | Área de transferencia de calor requerida (m2) | 125,2668 |
Coeficiente global requerido de transferencia de calor (kW/m2K) | 0,425 | Diferencia verdadera de temperatura (ºC) | 12,55 |
Efectividad térmica (adim) | 0,6 | Coeficiente de dimensionamiento (%) | 2,455 |
Coeficiente convectivo interno (kW/m2K)| 1,1929 | Coeficiente convectivo externo (kW/m2K) | 0,57121322 |
Caída de presión por los tubos (kPa) | 6,6992645 | Caída de presión por la coraza (kPa) | 19,125648 |
Dimensiones estandarizadas |
Longitud de los tubos (m) | 6,096 | Diámetro de la coraza (in) | 0,3365 |
Diámetro externo de los tubos (in) | 1 | Espaciado de los deflectores transversales (in) | 10,43 |
Paso entre lostubos (in) | 2 | Número de cruces del fluido por la coraza (adim) | 23 |
Número de tubos (adim) | 66 | Corte de los deflectores transversales (%) | 25 |
Número de pasos por los tubos (adim) | 2 | Área de transferencia de calor disponible (m2) | 128,41 |
Número de equipos conectados en serie (adim) | 2 | Número de líneas en paralelo (adim) | 2 |

CALCULOS TIPICOS.
1. Carga térmica delsistema de intercambio
Aplicando un balance de energía en el fluido que circula por los tubos del equipo, a partir de la primera ley de la termodinámica, se tiene:
∆U+∆EC+∆EP=±∂Q±∂Weje±PdV+mentrah+ec+ep-msaleh+ec+ep

Considerando que el sistema se encuentra estático, es decir, en estado estacionario, el cambio de energía interna es igual a cero, así como el cambio de energía cinética. Además, elsistema no cambiara su altura, por lo que la energía potencial es cero, lo que reduce la primera ley a:

0=±∂Q±∂Weje±PdV+mentrah+ec+ep-msaleh+ec+ep

No existe trabajo de eje ni de desplazamiento, y tomando en cuenta que la energía cinética y potencial del fluido a la entrada del intercambiador es aproximadamente igual a la de la salida, estos términos se consideran despreciables por lo quela primera ley se simplifica a:

0=±∂Q+mentrah-msaleh

∴0=Q+m∆H
Ya que el sistema es isobárico, se tiene que:
Cp=∆H∆TP
Sustituyendo esta expresión en la primera Ley se obtiene lo siguiente:
Q=mFCpFTF2-TF1 (I)
Donde:
Q: Intercambio térmico (W).
mF: Flujo másico del fluido frío (kg/s).
TF1 y TF2: Temperaturas de entrada y salida del fluido frío, respectivamente (K).
CpF: Capacidadcalorífica del fluido frío (kJ/kgK).
Ahora bien, sustituyendo los valores correspondientes en la ecuación (I) se tiene lo siguiente:
Q=14 Kg/s2,280kJKgK309,15-294,15K
Q=478,8 kW

2. Promedio logarítmico de la diferencia de temperatura
324,15K

Tf

Tc
294,15K
306,15K
309,15K


∆TmL=(TC1-TF2)-(TC2-TF1)LnTC1-TF2TC2-TF1 (II)
Donde:
∆TmL: Promedio logarítmico de temperatura(K).
TC1 y TC2: Temperaturas de entrada y salida del fluido caliente, respectivamente (K).

Al Sustituir los valores correspondientes se tiene:
∆TmL=324,15 K-309,15 K-(306,15 K-294,15 K)Ln324,15 K-309,15 K306,15 K-294,15 K

∆TmL=13,44426035K
3. diferencia de temperatura verdadera.
∆Tv=∆TmLFt (III)
Ft1-2= R2+1 ln⁡1-P1-RPR-1ln2-P(R+1-R2+1)2-P(R+1-R2+1) (IV)Ft(2-4)=R2+1ln1-P1-RP2R-1ln2(1+1-P1-RP)-P(R+1-R2+12(1+1-P1-RP)-P(R+1+R2+1 (V)

R=∆TFC∆TFF=TC1-TC2TF2-TF1 (VI)

P=∆TFF∆Tmáx(ideal)=TF2-TF1TC1-TF1 (VII)

Donde:
∆TmL: Promedio logarítmico de temperatura (K).
Ft: Factor de corrección (adim).
Ft1-2: Factor de corrección para un equipo 1-2 (adim)
Ft (2-4): Factor de corrección para un equipo 2-4 (adim)
R: Relación entre la variación de temperatura del fluido friocon la variación de temperatura del fluido caliente (adim).
P: Relación entre la variación de la temperatura del fluido frío con la variación de temperatura máxima en condiciones ideales (adim).

Al Sustituir los valores correspondientes se tiene (VI) y (VII)

R=324,15 K-306,15 K 309,15K-294,15 K

R=1,2 (adim)

P=309,15K-294,15 K324,15 K-294,15 K

P=0,5 (adim)
Ft1-2= 1,71432+1...