



Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Prepara tus exámenes con los documentos que comparten otros estudiantes como tú en Docsity
Los mejores documentos en venta realizados por estudiantes que han terminado sus estudios
Estudia con lecciones y exámenes resueltos basados en los programas académicos de las mejores universidades
Responde a preguntas de exámenes reales y pon a prueba tu preparación
Consigue puntos base para descargar
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Comunidad
Pide ayuda a la comunidad y resuelve tus dudas de estudio
Descubre las mejores universidades de tu país según los usuarios de Docsity
Ebooks gratuitos
Descarga nuestras guías gratuitas sobre técnicas de estudio, métodos para controlar la ansiedad y consejos para la tesis preparadas por los tutores de Docsity
Ejercicio resuelto de intercambiador de calor de tubos concéntricos.
Tipo: Ejercicios
1 / 6
Esta página no es visible en la vista previa
¡No te pierdas las partes importantes!
Profesor Víctor Fernando Marulanda
Juan Sebastián Delgado Burgos
1
Ejercicio Por Resolver:
7000 lb/h de anilina deben calentarse de 100 a 150°F mediante enfriamiento de 10 000 lb/h
de tolueno con una temperatura inicial de 185°F, en horquillas de doble tubo de 2 por 1 plg
IPS por 15 pies de largo. Se permiten caídas de presión de 10 lb/plg, y se requiere un factor
de obstrucción de 0.005 (a). ¿Cuántas secciones de horquillas se requieren? (b) ¿Cómo
deben arreglarse? (c) ¿Cuál es el factor final de obstrucción?
Datos iniciales:
m ´ anilina
lb
h
m´ tolueno
lb
h
i tolueno
i anilina
f anilina
L= 15 fta=0. ∆ P= 10
lb
μ tolueno
=0,32cP
c P tolueno
lb∗° F
k tolueno
hr∗f t
2
μ anilina
=2,1 cPc P anilina
lb∗° F
k anilina
hr∗f t
2
Procedimiento de Resolución:
a.) ¿Cuántas secciones de horquillas se requieren?
Se halla la temperatura promedio para ambos fluidos:
Anilina:
anilina
Tolueno :
2
1
Q=W ∗c P
lb
hr
lb∗° F
hr
2
hr
lb
hr
tolueno
Se calculan las áreas y diámetros equivalentes para ambos flujos en el intercambiador,
obteniendo los diámetros de la tabla 11 del Kern:
Tolueno:
1
Universidad de la Salle. Facultad de Ingeniería. Ingeniería Química. Sexto semestre.
2
ft
=0,172 ft ¿D 1
ft
=0,11ft ¿
π∗D 2
2
1
2
=0,013732 f t
2
e
2
2
1
2
1
=0,1589 ft
Anilina:
ft
=0,08442 ft ¿
π∗D
2
=0,006 f t
2
Se calculan los fluxes para ambos flujos:
Tolueno
tolueno
lb
h
0,013732 f t
2
lb
hr∗ft
2
Anilina
anilina
lb
hr
0,006 f t
2
lb
hr∗f t
2
Se calcula el Número de Reynolds para ambos fluidos, usando el flux y el diámetro
equivalente:
Tolueno:
ℜ
e
tolueno
μ tolueno
=149426,58 → Régimen turbulento
Anilina:
ℜ
e
anilina
μ anilina
=19380,16 → Régimen turbulento
Se utiliza la analogía de Chilton-Colburn para obtener el coeficiente de transferencia de
calor Jh
i 0
0
i
e
hr∗f t
2
hr∗f t
2
Se calcula el coeficiente total
I 0
0
i 0
0
hr∗f t
2
hr∗f t
2
hr∗f t
2
hr∗f t
2
hr∗f t
2
Y se calcula el coeficiente de diseño
D
− 1
− 1
d
hr∗f t
2
− 1
hr∗f t
2
Se calcula el MLDT
2
1
2,3 log
(
2
1
)
2,3∗log
Se calcula el área
D
hr
hr∗f t
2
=55,15 f t
2
Se obtiene la superficie por pie lineal de la tabla 11 obteniendo
superficie=0,344 i n
2
Y se calcula la longitud requerida
55,15 f t
2
0,344 i n
2
=160.3224 ft lin
Se tienen horquillas de doble tubo por cada 15ft, es decir, en este sistema se requerirían=
Horquillas=
160.3224 ft lin
= 5 Horquillas
Se requerirían 5 horquillas en serie. Por lo que la longitud real sería de 150ft
b.) Cómo deben arreglarse?
La caída de presión para el flujo caliente se calcula como
E
'
2
1
=2,067∈−1,32∈¿ 0,747∈¿ 0,062 ft
R e
'
E
'
tolueno
μ
0,062 ft∗728231,
lb
hr∗f t
2
cP∗2,
lb
ft∗hr
cP
f =0,0035+
0,
s
¿
ρ R
= ρ∗s
¿
62,5lbm
f t
3
lbm
f t
3
∆ Fa=
4 ∗f ∗N tolueno
2
2 ∗g∗ρ R
2
E
'
lb
hr∗f t
2
∗ 150 ft )/¿
tolueno
3600 ∗ρ R
lb
hr∗f t
2
lbm
f t
3
=3,72 ft
∆ F e=
2
2 g
( 3,72 ft )
2
ft
s
2
=1,72 ft
( ∆ F a+ ∆ Fe )∗ρ R
=5,45 lb /i n
2
La caída de presión del flujo caliente es permitida según el parámetro de diseño donde
lb
i n
2
Para el flujo frío
f =0,0035+
0,
s
¿
ρ R
= ρ∗s
¿
lbm
f t
3
lbm
f t
3
4 ∗f∗N anilina
2
2 g∗ρ R
2
lb
hr∗f t
2
2
∗ 150 ft
8
lbm
f t
3
2
∗0,08442 ft
=21,86 ft
∆ P=21,86 ft∗63,
lbm
f t
3
− 1
lb
in
2
La caída de presión del flujo frío es permitida
según el parámetro de diseño donde
lb
i n
2
Como el sistema no excede la caída de presión, puede usarse un sistema de
intercambiadores de doble tubo en arreglos en serie-paralelo (Kern, 1991).
c.) ¿Cuál es el factor final de obstrucción?
Con el cálculo final de 5 horquillas y longitud de 150ft se calcula el coeficiente real de
diseño y también la obstrucción real