Transferencia De Calor Calculos En Un Intercambiador De Calor De Doble Tubo

TRANSFERENCIA DE CALOR

CALCULOS EN UN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE DOBLE TUBO

Los cálculos a realizar en un intercambiador de calor de doble tubo (tubos concéntricos), se debe tener en cuenta:

• Determinar los coeficientes de transferencia de calor convectivos para el fluido exterior (ho), del fluido interior corregido (hio), para obtener Uc (coeficiente de transferencia globallimpio).
• Apartir de una razonable resistencia de obstrucción, se determina el valor del coeficiente de transferencia de calor Ud (coeficiente de funcionamiento o sucio).
• Luego calcular la superficie de transferencia de calor, apartir de la ecuación :


[pic]

Uno de los problemas que se presentan en el cálculos, decidir que flujo deberá fluir por el anulo y cual por el tubointerior. Para esto se debe considerar el tamaño de las áreas de sección transversal, tanto del anulo como del tubo. Consultar la Tabla 6.2, pagina 141. Para los cálculos de un intercambiador de calor de doble tubo se han de conocer todas o parte de estas variables:

1. Condiciones de proceso requeridas


1.1 FLUIDO CALIENTE: Tc1, Tc2, mc, Cpc, s ó ρ, μ, k, ΔP, Rdi, Rdo
1.2 FLUIFOFRIO : Tf1, Tf2, mf, Cpf, s ó ρ, μ, k, ΔP, Rdi, Rdo


3. Los diámetros de los tubos deben conocerse, así como su rugosidad absoluta o relativa.


2. Los cálculos a realizar


Se pueden efectuar tal como se presentan a continuación:


Con las temperaturas Tc1, Tc2, Tf1, Tf2, comprobando el balance de calor, usando el valor de la capacidad calorífica (Cp), a unvalor de temperatura promedio


[pic]


La pérdida por radiación de los intercambiadores es generalmente insignificante


Calcular la diferencia de temperatura media logarítmica, suponiendo flujo a contracorriente:
[pic]
Calculo de las temperaturas calóricas, de los fluidos: caliente y frió (Tcc y TFc)


[pic]


Si el líquido no es unafracción del petróleo o un hidrocarburo, la temperatura calórica no puede ser determinada por el uso de la fig. Nº 17 (Pág. 932, libro de Kern), y las ecuaciones para Tcc y Tfc. Para solucionar esto, el cálculo de Uc debe efectuarse en las terminales calientes y frías suponiendo que Uc y Uf de los cuales uno puede obtener Kc. Entonces se obtiene Fc de la fig Nº 17.


Si ninguno de loslíquidos es muy viscoso en la Terminal fría (1,0 centipoises), y si el rango de temperatura es menor de 50 a 100 °F, y si la diferencia de temperatura es menor de 50 °F, se puede usar el medio aritmético de Tc1 y Tc2 y Tf1 y Tf2 para evaluar las propiedades físicas. Para flujo no viscoso:


[pic]= 1,0


3. Cálculos a realizar en el tubo interior


Área de flujo: [pic]
Velocidad demasa: [pic]
Obtener μ a Tcc o Tfc dependiendo de lo que fluya en el tubo interior:
μ = (lb/pie.h) = centipoises x 2.42
3.4 Obtener el número de Reynolds: [pic]
3.5 Mediante la Fig. Nº 24, en la cual
[pic]
3.6 Con los valores de (c), (μ), (k), obtenidos a Tcc y Tfc, calcular: [pic]
3.7 Para obtener hi, multiplicar (jH) por


[pic]3.8 Convertir hi a hio; hio = hi (Ai/A) = hi (DI/DE)




4. Cálculos a realizar en el Anulo
Área de flujo, [pic]
Diámetro equivalente,[pic]
Velocidad de masa, [pic]
Obtener μ, a Tcc o Tfc, μ = (lb/pie.h) = centipoises x 2,42
Con De, Ga, y , μ, obtener el número de Reynolds: [pic]
De la fig. Nº 24 en la cual:
[pic]
Con c, μ y k obtenidos a Tcc o Tfc calcular :[pic]
Para obtener ho, multiplique jH por:

[pic]

5. Cálculo de los coeficientes totales
5.1 Calcular: [pic]
5.2 Determinar UD, de:[pic]
5.3 Calcular área (A) de la ecuación de diseño, [pic]; y posteriormente determinar la longitud (L). Si la longitud no corresponde a un número entero de horquillas, resultará en un cambio en el factor de obstrucción. El...