Chaqueta y Serpentin [PDF]

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Diseño de plantas 2. Intercambiadores de calor de chaqueta y serpentín

INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CHAQUETA SIN AGITACION El coeficiente total de transferencia para el cálculo del area, viene dado de acuerdo al material y al fluido que circula por la chaqueta. Fluido en la chaqueta Vapor Vapor Vapor Vapor Vapor

Fluido en el recipiente

Agua Solución acuosa Sustancias orgánicas Hidroc. No viscosos Comp. Organic.medios

Material de la pared del recipiente

Coeficiente Total de Transferencia Btu/hr.pie2.°F 200 – 300 75 – 80 50 – 150 30 – 70 10 - 20

Cobre Acero inoxidable Acero inoxidable Acero inoxidable Acero inoxidable

A. CON AGITACION El diseño depende de las variables de diseño del recipiente:

Fluido de proceso (t1)

Vapor (T1) DJ Z Y B

D

Condensado (tT2) Xj

Fluido de proceso (t2)

Recipiente enchaquetado

Xj debe ser 5 – 10 % del diámetro del recipiente

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Cálculo de U: 1/U = 1/hj + rj + 1/hf + rf Donde : hf = Coeficiente de película del fluido en la chaqueta Hj = Coeficiente de película del fluido en el tanque R = resistencia a la incrustación Coeficiente de película en el lado de la chaqueta, hf hf es un valor típico que depende de la naturaleza del lado. (Tabla 1) Coeficiente de película para el lado del tanque, hj hj = Jj ( k/Dj )(Cp.  / k)1/3 (/w)0.14 Jj se ubica en la Fig. 1.1 en función a Nre. Nre = ( L2.N.) /  Dj = Diámetro interior del recipiente, pies. Donde : L = Longitud de la paleta de agitación N = Revoluciones por hora  = densidad promedio de la mezcla o del liquido, lb/pie3  = Viscosidad del líquido, lb/pie.hr Potencia del agitador: en Hp Pot = 1.29x10-4 . Dj1.1 .D2.72 . N’2.86 . y0.3 . Z0.6 . ’0.14 . 0.86 N’ = Velocidad del agitador en RPS ’ = viscosidad en lb/pie.s y = ancho del agitador en pies. Esto es aplicable para agitadores con aspas de L > 0.3 Dj

DISEÑO SEGÚN TIPO DE AGITACION Los coeficientes de película pueden variar dependiendo del tipo de agitador que se use. En tal caso se puede usar la siguiente ecuación: hj = a (k/Dj) (L2 . N. /)b (Cp./k)1/3 (/w)m Donde : a, b,m son constantes para cada tipo de agitador en función al Nre, tal como sigue: TIPO DE AGITADOR Paletas curvas sin deflectores Paletas planas sin deflectores Paletas planas con deflectores Marco sin deflectores o Ancla Listones helicoidales sin deflect

a 0.36 0.54 0.74 1.0 0.36 0.633

b 2/3 2/3 2/3 ½ 2/3 1/2

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m 0.21 0.14 0.14 0.18 0.18 0.18

Nre 300 a 3x105 30 a 3x105 500 a 3x105 10 a 300 300 a 4x104 8 a 105

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Tabla1 Coeficientes Totales de Transferencia para recipientes enchaquetados

Fluido en la chaqueta

Fluido en el recipiente

Material de la pared del recipiente

Coeficiente Total de Transferencia Btu/hr.pie2.°F J / (m2.s.°k)

Vapor

Agua

Acero inoxidable

150 – 300

850 – 1700

Vapor

Solución acuosa

Acero inoxidable

80 – 200

450 – 1140

Vapor

Sustancias orgánicas

Acero inoxidable

50 – 150

285 – 850

Vapor

Aceite ligero

Acero inoxidable

60 – 160

340 – 910

Vapor

Aceite pesado

Acero inoxidable

10 – 50

57 – 285

Salmuera

Agua

Acero inoxidable

40 – 180

230 1625

Salmuera

Solución acuosa

Acero inoxidable

35 – 150

200 – 850

Salmuera

Sustancias orgánicas

Acero inoxidable

30 – 120

170 – 680

Salmuera

Aceite ligero

Acero inoxidable

35 – 130

200 – 740

Salmuera

Aceite pesado

Acero inoxidable

10 – 30

57 – 170

Aceite térmico

Agua

Acero inoxidable

50 – 200

285 – 1140

Aceite térmico

Solución acuosa

Acero inoxidable

40 – 170

230 – 965

Aceite térmico

Sustancias orgánicas

Acero inoxidable

30 – 120

170 – 680

Aceite térmico

Aceite ligero

Acero inoxidable

35 – 130

200 – 740

Aceite térmico

Aceite pesado

Acero inoxidable

10 - 40

57 - 230

Vapor

Agua

CS recubierto de vidrio

70 – 100

400 – 570

Vapor

Solución acuosa

CS recubierto de vidrio

50 – 85

285 – 480

Vapor

Sustancias orgánicas

CS recubierto de vidrio

30 – 70

170 – 400

Vapor

Aceite ligero

CS recubierto de vidrio

40 – 75

230 – 425

Vapor

Aceite pesado

CS recubierto de vidrio

10 – 40

57 – 230

Salmuera

Agua

CS recubierto de vidrio

30 – 80

170 – 450

Salmuera

Solución acuosa

CS recubierto de vidrio

25 – 70

140 – 400

Salmuera

Sustancias orgánicas

CS recubierto de vidrio

20 – 60

115 – 340

Salmuera

Aceite ligero

CS recubierto de vidrio

25 – 65

140 – 370

Salmuera

Aceite pesado

CS recubierto de vidrio

10 – 30

57 – 170

Aceite térmico

Agua

CS recubierto de vidrio

30 – 80

170 – 450

Aceite térmico

Solución acuosa

CS recubierto de vidrio

25 – 70

140 – 400

Aceite térmico

Sustancias orgánicas

CS recubierto de vidrio

25 – 65

140 – 370

Aceite térmico

Aceite ligero

CS recubierto de vidrio

10 – 70

115 – 400

Aceite térmico

Aceite pesado

CS recubierto de vidrio

10 - 35

57 - 200

Los valores son para agitación moderada CS = Acero al carbono

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Tabla de Coeficientes Totales de Transferencia para recipientes con serpentín Fluido en el tubo serpentín

Fluido en el recipiente

Coeficiente Total Limpio

Coeficiente Total de Diseño

Btu/hr.pie2.°F

Btu/hr.pie2.°F

Conv.natural

Conv.forzada

Conv.natural

Conv.forzada

CALENTAMIENTO

Vapor

Solución acuosa

250 – 500

300 – 550

100 – 200

150 – 275

Vapor

Aceite ligero

50 – 70

110 – 140

40 – 45

60 – 110

Vapor

Aceite lubricante mediano

40 – 60

100 – 130

35 – 40

50 – 100

Vapor

Petróleo Bunker C

20 – 40

70 – 90

15 – 30

60 – 80

Vapor

Alquitrán asfaltado

15 – 35

50 – 70

15 – 25

40 – 60

Vapor

Azufre fundido

35 – 45

45 – 55

20 – 35

35 – 45

Vapor

Parafina fundida

35 – 45

45 – 55

25 – 35

40 – 50

Vapor

Aire o gases

2–4

5 – 10

1–3

4–8

Vapor

Melazas o jarabes de cereales

20 – 40

70 – 90

15 .- 30

60 – 80

Agua caliente

Soluciones acuosas

115 – 140

200 – 250

70 – 100

110 – 160

Aceite caliente

Alquitrán asfaltado

12 – 30

45 – 65

10 – 20

30 – 50

Dowtherm

Alquitrán asfaltado

15 – 30

50 – 60

12 – 20

30 – 50

ENFRIAMIENTO Agua

Solución acuosa

110 – 135

195 – 245

65 – 95

105 – 155

Agua

Aceite enfriador

10 – 15

25 – 45

7 – 10

15 – 25

Agua

Aceite lubricante mediano

8 – 12

20 – 30

5–8

10 – 20

Agua

Aceite pesado

7 – 10

18 – 26

4–7

8 – 15

Agua

Mezcla o jarabe de granos

2–4

5 – 10

1–3

4–8

Freón o Amoniaco

Solución acuosa

35 – 45

60 – 90

20 – 35

40 – 60

Salmuera de calcio o sodio

Solución acuosa

100 - 120

175 - 200

50 - 75

80 – 125

Los valores son para agitación moderada CS = Acero al carbono

DISEÑO DE RECIPIENTES CON SERPENTIN SUMERGIDO Pueden ser de dos tipos: De espiral simple y de espiral plano

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DH

DH

Dj

Dj

Recipiente con espiral simple

Recipiente con espiral plano

Calculo de U: 1/U = 1/hc + rc + 1/hj + rt hc = coeficiente de película en el tubo hj = coeficiente de película en el recipiente Calculo de hc: hc. Di/k = 0.0027 (Nre)0.8 (Npr)1/3 (/w)0.14

Para Nre >2100 Se corrige con F :

F = 1 + 3.5 (Di / DH)

Donde : Di = Diámetro interior del tubo, DH = diámetro del serpentín = 0.8(Dj) Si por el tubo circula agua, entonces usar Fig. 25 para determinar coeficiente de película en el tubo. hj = Jc (k/Dj) (Npr)1/3 (/w)0.14

Calculo de hj:

Dj = Diámetro interior del recipiente Donde Jc se ubica en la Figura 1.1 Calculo de Uc: Uc = hc . hj / (hc + hj) Calculo de Ud Ud = Uc . hf /(Uc + hf)

donde hf = 1/r

Calculo del área requerida A = Q / Ud. T

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Area de cada vuelta del serpentín: a =  . DH .alt, pie2 / vuelta Calculo del N° de vueltas = Nv = A /a

DISEÑO DE TANQUES CON SERPENTIN Y AGITACIÓN Para agitadores de paletas sin deflectores: ht = 0.87 (k/dj)(L2.N/)0.62 (cp./k)1/3 (/w)0.14 Para

Nre = 300 a 4x105

Para agitadores de turbina con paletas planas con deflectores (cuando el serpentín toma la forma de deflector): ht = 0.09 (k/do)(L2.N/)0.65 (cp./k)1/3 (2/nb)(L/Dj)1/3(/f)0.14 Donde: do = diámetro exterior del tubo del serpentín nb = numero de tubos deflectores verticales f = viscosidad a temperatura media de la película N = velocidad rotacional en RPS

COEFICIENTE DE PELICULA EN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE SUPERFICIE RASCADA Calculo de coeficiente de película en el tubo interior, ht ht =  (k/Di)(cp./k) ((Di-Ds).v./)(Di.N/v)0.62.(Ds/Di)0.55.(nb)0.53 Donde:  = 0.014  = 0.96 para líquidos viscosos  = 0.039  = 0.70 para líquidos no viscosos Di = Diámetro interior del tubo interior Ds = Diámetro del eje giratorio v = velocidad de flujo del liquido N = velocidad del agitador, RPM NB= Numero de raspadores en el eje. Estos valores se cumplen para : v = 0.076 a 0.38 m/min N = 100 a 750 RPM

PRACTICA 1 : DISEÑO DE SERPENTIN SUMERGIDO PARA CALENTAMIENTO Se quiere suministrar 32600 BTU/hr a un líquido isotérmico a 150°F usando vapor de agua a 220°F. El serpentín es de cobre de ½” OD, y el diámetro de transferencia del serpentín es 9.6”. La longitud de la paleta es 7.2”,con una velocidad de agitación de 125 RPM. Las propiedades del fluido a calentar son: K = 0.38 M = 1.06 lb/pie.hr

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R = 62.5 lb/pie3 Cp = 1 Btu/lb.°F Rd = 0.005 Dj = 12” ¿Cuántas vueltas se requerirán para el serpentín? SOLUCION

Vapor de agua

condensado 7.2” 9.6” 12” En tabla de caracteristicas de tubos para intercambiadores de calor: Para tubo de ½”OD, alt = 0.1309 pie2/pie Calculo de Coeficiente de Pelicula en el tanque Nre = L.2.N.r / m L = 7.2/12 = 0.6 pies Nre = (0.26)2(7500)(62.5) / 1.06 = 159200 En Fig.36

Jc = 1700

hc = Jc (k/Dj) (cp. / k )1/3 (/w)0.14 = 1700 (0.38/1.0)(1.0 x 1.06/0.38)1/3 (1.0) hc = 900 Btu / hr.pie2.°F Calculo de coeficiente de película en el serpentín ht = 1500 Btu/hr.pie2.°F Calculo del coeficiente total limpio, Uc Uc = ( hc x ht )/ (hc + ht) = (900 x 1500) / (1500 + 900) = 562 Si r = 0.005 Entonces 1/r = 1/0.005 = 200 = hf Ud = (Uc x hf)/(Uc + hf) = (562 x 200) / (562 + 200) = 147.5

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Area requerida : A = Q / (Ud x T) = 32600 / (147.5 (220-150)) = 3.16 pie2 Area de cada vuelta del serpentin: Av =  x DH x alt = 3.1416 x (9.6/12) x 0.1309 = 0.328 pie2 / vuelta Calculo del numero de vueltas del serpentin: Nv = 3.16 / 0.328 = 9.6 vueltas

( 10 vueltas)

EJEMPLO 2: DISEÑO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR TIPO CHAQUETA Se quiere diseñar un recipiente enchaquetado para calentar una solución azucarada que debe realizar un proceso de hidrólisis con presencia de enzimas. Para calentamiento se usa vapor de agua que debe circular por la chaqueta. Un flujo de vapor de agua de 95.13 lb/hr y una solución con una temperatura de entrada de 45 ºF y una temperatura de salida de 76 ºF, trabajando a presión atmosférica. La altura de la chaqueta es 60 pulgadas, ancho de 118.8 pulgadas, y un coeficiente de película en la chaqueta de 1.3 BTU/hr. pie2. ºF. El coeficiente de película del tanque de reacción de 0.13 BTU/hr. pie2.ºF. El material de construcción a utilizar es Acero Inoxidable 316.

SOLUCION 1. Dimensiones del reactor enchaquetado con agitación Dj =Diámetro del Reactor

118.7 “

e = espesor de la pared del reactor

1.5 “

Z = Altura del Líquido

60.0 “

H = Altura de la chaqueta

60.0 “

L = Longitud del Impelente

140.0”

SOLUCION Propiedades físicas de los fluidos

- En el Tanque : B. Propiedades físicas C. Solucion azucarada E. 0.50 D. Cp (cal/gºC) 2 F. K Btu/hr pie (°F / pie G. 1.038 )

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H. r

Btu/ lb pie2 °F

J. р ( lb/pie3 ) L. μ ( cP)

I. 0.0002 K. 66.34 M. 2.0

- En la chaqueta

Propiedades físicas Cp (cal/gºC) K Btu/hr pie2 (°F / pie ) r Btu/ lb pie2 °F

р ( lb/pie3 )

Vapor de Agua,320°F 0.46 0.42 0.005 62.4

μ ( cP)

0.9

Cálculo del ancho de la chaqueta Xj = 10% DJ Donde : Xj = ancho de la chaqueta Dj = Diámetro del reactor Xj = 0.1 ( 118.81 ) Xj = 11.88 pulg. 4. Cálculo del coeficiente de película de transferencia de calor en la chaqueta Fluido de chaqueta – vapor de agua

Calculo de la masa de agua a utilizar M = Q/ Cp.∆T Donde: m = Masa de vapor de agua a utilizar Q = Calor transferido

1881.83 Btu/hr

Cp = Calor específico

0.46

∆T = Diferencia de temperatura: 86 m=

Btu/lb °F °F

1881.83

0.46* 86

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m = 95.13 lb Para calcular el NRE (Numero de reynols) Nre = De. Gt/ µ Di : Diámetro equivalente µ : viscosidad Gt : velocidad másica en lb/pie2 h Gt = m/at Donde: m = masa de agua que pasa por el chaqueta

95.13

a t = área lateral del tubo interior

1463.7

lb/hr pulg

2

95.13

Gt =

(1463.7 / 144) 9.63 lb/hr pie2

Gt = Calcular el De De =

D12 – Do2 Do

Donde : D1 : Diámetro interior de la chaqueta. Do : Diámetro exterior del reactor (145.88)2 – (118.7 )2 De =

118.7

De = 60.58 pulg Calcular : NRE =

(60.58 /12 ) ( 9.63 ) 1.5 * 2.42

NRE =

13.39 < 2100

5. Calculo del coeficiente de pelicula en la chaqueta, ho

ho = 1.86* (Ki/Di)( N re ) 1/3 (De/H) 1/3 (U/Uw) 0.14 ( Npr) 1/3

Donde:

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ho = Coeficiente de película en la chaqueta Ki = Conductividad Térmica en la chaqueta De = Diámetro equivalente H = Altura de la Chaqueta. NRE = Número de Reynolds. U = Viscosidad del fluido a Temp. media. Uw = viscosidad del fluido a Temp.. de la pared del tubo Cálculo: ho = 1.86 (0.42/2.46 ) (13.39)1/3 (60.58/ 60.0) 1/3 (1) ( 5.18) 1/3 ho = 1.86 ( 0.171)( 2.354) (1.003 ) (1) (1.72) BTU/hpie2 ho = 1.3 BTU/h . pie2

6. Calcular el coeficiente de película de transferencia de calor en el tanque, hj

hj = a ( K/Dj) ( L2N ρ/ u)b ( CpU/K)1/3 (U/Uw)m Donde : hj : Coeficiente de película en el tanque K : Conductividad promedio de la mezcla dentro del tanque Dj : Diámetro del tanque L : longitud del impelente N : revoluciones por hora del agitador U : Viscosidad promedio de la mezcla. Cp : capacidad calorífica promedio de la mezcla.

Los coeficientes a, b, m a determinados NRE de acuerdo al tipo de agitación. Tipo de agitación

a

b

m

Nre

Paletas planas con deflectores

0.74

2/3

0.14

500 – 3*105

hj = 0.74 (0.42/118.81) ( 0.3 2* 44.82 * 66.34 / 4.84) 2/3 ( 0.5 * 66.34 / 0.74)1/3 (1)m hj = 0.13 BTU/ hr pie 2 °F

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PRACTICA 3: Enchaquetado de un reactor

Esta chaqueta tiene como función elevar la temperatura de la mezcla reaccionante hasta alcanzar la temperatura de reacción la cual es de 113 °F. Para esto se emplea una chaqueta de 2.34 m de diámetro de acero inoxidable 304 que calentará la mezcla reaccionante (VCM, agua desmineralizada, alcohol polivinílico y peróxido de benzoilo) de 77ºF a 113ºF. Se emplea vapor de agua saturada a 312ºF y una presión de 80 psi que ingresa a través de un acoplamiento de 3” de diámetro nominal y se elimina en forma de condensado a través de un acoplamiento de 6 1/2” de diámetro.

PRACTICA 4: Enchaquetado de un tanque desgasificador Esta chaqueta tiene como función elevar la temperatura de la suspensión acuosa del polímero desde 77° F hasta 100.4 con el propósito de permitir la separación del Cloruro de Vinilo que no ha reaccionado del resto de la suspensión acuosa.

Para esto se empleó también una chaqueta de 2 m de diámetro de acero inoxidable 304. Se emplea vapor de agua saturada a 312ºF y una presión de 80 psi que ingresa a través de un acoplamiento de 21/2” de diámetro nominal y se elimina en forma de condensado a través de un acoplamiento de 5 1/2” de diámetro.

PRACTICA 5: CHAQUETA DE UN REACTOR Vapor (312ºF)

Susp. (77ºF)

R-1 Condensado (312ºF)

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Susp.(113ºF)

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CUADRO 2 Propiedades Físicas de los Fluidos

Propidades Fisicas

Susp. @ 95ºF

Vapor @ 312ºF

-

901.55

0,7843

-

(lb/pie )

68.55

0.18

r (BTU/hr pie2 ºF)

0,002

0,001

 (BTU/lb)

Cp (BTU/lb) 3

FUENTE: Copias de Clases Plantas HI

1. Calor necesario para calentar la mezcla en el reactor msusp = 222411.57 Kg/día msusp = 20430.36 lb/hr Entonces: Q = m x Cp x  T Q = (20430.36 lb/hr)(0.7843 BTU/lb)(113-77 ºF) Q = 576847.13 BTU/hr 2. Vapor Necesario m = Q/   = 901.55 BTU/lb m = 576847.13/901.55 m = 639.84 lb/hr 3. Coeficiente Limpio De los coeficientes totales para recipientes enchaquetados (Vapor-Solución acuosa) Uc = 50 – 85 = 67.5 BTU/hr pie2 ºF 4. U diseño

1 1   Rd Ud Uc para Rd = 0.001 + 0.002 = 0.003 Ud = 56.13 BTU/hr pie2 ºF

5. Temperatura media logarítmica

312

312

312 199

235

113

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95

Diseño de plantas 2. Intercambiadores de calor de chaqueta y serpentín

77

TL 

235  199  235  ln    199 

 TL =216.5 ºF 6. Área Requerida

A

Q 576847.13   47.47 pie 2 U TL (56.13)( 216.5)

7. Acoplamientos Entrada de Vapor

Di = 3.9 (C)0.45(  )0.13 Donde C : caudal del vapor, pie3/s

C = (639.84 lb/hr )(5.47 pie3/lb) C = 3499.92 pie3/hr C = 0.972 pie3/s Di = 3.9 (0.972)0.45(0.18)0.13 Di = 3” NPS Salida de Coondensado

Di = 3.9 (C)0.45(  )0.13 Donde C : caudal del vapor, pie3/s

C = 0.972 pie3/s Di = 3.9 (0.972)0.45(56.91)0.13 Di = 6 1/2” NPS PRACTICA 6: CHAQUETA DEL TANQUE DESGASIFICADOR Vapor (312ºF)

Susp. (77ºF)

D-1

Susp.(100.4ºF)

Condensado (312ºF)

Propiedades Físicas de los Fluidos Dr. Pedro Angeles Chero

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Propiedades Fisicas

Susp. @ 88.7ºF

Vapor @ 312ºF

-

901.55

Cp (BTU/lb)

0,7843

-

(lb/pie3)

68.55

0.18

r (BTU/hr pie2 ºF)

0,002

0,001

 (BTU/lb)

FUENTE: Copias de Clases Plantas I

1. Calor necesario para separar el Cloruro de Vinilo no Reaccionado de la Suspensión Acuosa del Polímero

msusp

= 222411.57 Kg/día = 20430.36 lb/hr

Cpsusp

= 0.328 x 0.35 + 0.6695 x 1 = 0.7843 BTU/lb

Se toma en cuenta el Cp del PVC (0.35) y el del Agua desmineralizada (1), en base a su porcentaje presente en la suspensión. T

= 100.4 – 77 = 23.4 ºF

Luego, Q = m x Cp x  T Q = (20430.36 lb/hr)(0.7843 BTU/lb)(23.4 ºF) Q = 374950.63 BTU/hr 2. Vapor necesario para el Calentamiento Para el vapor a 312 ºF y 80 psi, tenemos:  = 901.55 BTU/lb Luego: Q = mvapor x  mvapor =

374950.63 BTU / hr 901.55 BTU / lb

mvapor = 415.90 lb/hr 3. Estimación del Coeficiente Límpio (Uc) Uc = 175 BTU/hr pie2 ºF (Calentamiento con vapor sin Agitación)

Dr. Pedro Angeles Chero

Diseño de plantas 2. Intercambiadores de calor de chaqueta y serpentín

4. Ud (diseño)

1 1   Rd Ud Uc para Rd = 0.001 + 0.002 = 0.003

Ud = 56.13 BTU/hr pie2 ºF

5. Temperatura media Logarítmica

312

312

211.6

235

100.4 77

TL 

235  211.6  235  ln    211.6 

 TL =223.1 ºF

Área Requerida A

Q 374950.63   14.65 pie 2 U TL (114.75)( 223.1)

Acoplamientos Entrada de Vapor

312

Di = 3.9 (C)0.45(  )0.13 Donde C : caudal del vapor, pie3/s

C = (415.90 lb/hr )(5.47 pie3/lb) C = 2274.97 pie3/hr C = 0.632 pie3/s Di = 3.9 (0.632)0.45(0.18)0.13

Dr. Pedro Angeles Chero

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Diseño de plantas 2. Intercambiadores de calor de chaqueta y serpentín

Di = 2 1/2” NPS Salida de condensado

Di = 3.9 (C)0.45(  )0.13 Donde C : caudal del vapor, pie3/s

C = 0.632 pie3/s Di = 3.9 (0.632)0.45(56.91)0.13 Di = 5 1/2” NPS

Dr. Pedro Angeles Chero

Diseño de plantas 2. Intercambiadores de calor de chaqueta y serpentín

Especificaciones de Diseño

INTERCAMBIADOR DE CALOR PLANTA: POLICLORURO VINILO NOMBRE Y DETALLE:

DISEÑISTAS: A,G,N,V

FECHA : 7-02-02

CHAQUETA DEL REACTOR

FUNCION:

ELEVAR LA MEZCLA DEL REACTOR HASTA Tº REACCION

NUMERO DE UNIDADES:

OPERACIÓN: DISCONTINUA

USO REGULAR: 6

DATOS DISEÑO FLUIDO

Vapor de Agua

Suspension acuosa

TEMPERATURA DE ENTRADA(°F):

312

77

TEMPERATURA DE SALIDA(°F):

312

113

PRESION DE OPERACIÓN(PSI):

80

14.7

DENSIDAD(LB/PIE3 ):

0.1824

68.55

CALOR LATENTE (BTU/LB°F):

901.55

-

RESISTENCIA DE INCRUSTACIÓN:

0.001

0.002

CALOR TRANSF.: U0 CALCULADO:

576847.15 BTU/hr

MLDT:

67.5 BTU/Hr.pie.°F

216.5ºF

U de diseño: 56.13 BTU/Hr.pie.°F 47.47 pie2

AREA DE TRANSFERENCIA DE CALOR:

CONSTRUCCIÓN TEMPER. MÁXIMA DE OPERACIÓN:

312ºF

PRESION MÁXIMA DE OPERACIÓN:

80 psia

MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN:

Acero Inoxidable 304

ACOPLAMIENTOS :

ENTRADA DEL VAPOR 3” NPS SALIDA DEL CONDENSADO 6 1/2”NPS

Hoja de especificaciones de Diseño

Dr. Pedro Angeles Chero

Diseño de plantas 2. Intercambiadores de calor de chaqueta y serpentín

INTERCAMBIADOR DE CALOR PLANTA: POLICLORURO DE

DISEÑISTAS: A,G,N,V

FECHA : 7-02-02

VINILO NOMBRE Y DETALLE:

CHAQUETA DEL TANQUE DESGASIFICADOR FUNCION:

ELEVAR Tº DE LA SUSPENSIÓN PARA ELIMINAR VCM

N° DE UNIDADES:

USO REGULAR: 1

OPERACIÓN: DISCONTINUA

DATOS DISEÑO FLUIDO

Vapor de Agua

Suspensión acuosa

TEMPERATURA DE ENTRADA(°F):

312

77

TEMPERATURA DE SALIDA(°F):

312

100.4

PRESION DE OPERACIÓN(PSI):

80

14.7

DENSIDAD(LB/PIE3 ):

0.1824

68.55

CALOR LATENTE (BTU/LB°F):

901.55

-

RESISTENCIA DE INCRUSTACIÓN:

0.001

0.002

CALOR TRANSFER:

MLDT:

U0 : CALCULADO:

374950.63 BTU/hr 175 BTU/Hr.pie.°F

AREA DE TRANSFERENCIA DE CALOR:

223.1ºF

U de diseño: 114.75 BTU/Hr.pie.°F 14.65 pie2

CONSTRUCCIÓN TEMPERAT. MÁXIMA DE OPERACIÓN:

312ºF

PRESION MÁXIMA DE OPERACIÓN:

80 psia

MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN:

Acero Inoxidable 304

ACOPLAMIENTOS :

ENTRADA DEL VAPOR 3” NPS SALIDA DEL CONDENSADO 5 1/2”NPS

Problema propuesto Se diseñó un reactor para formar Acido acético a partir de Butano y Oxígeno. El reactor tiene un volumen de 1.08m3. La reacción es exotérmica y llegar hasta los 777.ºF, pero para efectos de una buena reacción se debe mantener la temperatura en 327.6 ºF. Para tal propósito el reactor utiliza una chaqueta por el cual ingresará agua a una temperatura de 102 ºF y saldrá a 183 ºF. Al reactor ingresa una carga de 2705 lb/hr de una mezcla de Acido acético 35%, agua 5%, oxigeno 30%, y butano

30%, que generan una reacción exotérmica. El material de construcción será acero

inoxidable 414. Determine el coeficiente total de transferencia y el área.

Dr. Pedro Angeles Chero