Lab Coraza y Tubos (2013)

8/13/2019 Lab Coraza y Tubos (2013)

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Universidad del Atlntico

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LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR

INTERCAMBIADOR DE CORAZA Y TUBOS

L. caldern G. Barrios, K. Vera, D. Alvarado.

VI semestre Ing. Qumica

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RESUMEN

En este informe se llevan a cabo algunos clculos de transferencia de calor para un intercambiador

de tubo y coraza en el que el vapor se encuentra en la carcasa y el agua en los tubos; se hicieron

diferentes corridas en donde se midieron las presiones y temperaturas en la entrada y en la salidade tubos y carcasa, as como los flujos de agua y vapor, con el fin de comparar estas mediciones

experimentales con los clculos tericos y observar el comportamiento del coeficiente de

transferencia de calor frente al rgimen de flujo.

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1. INTRODUCCIN

Los Intercambiadores de Calor son aparatos que permiten el calentamiento o

enfriamiento de un fluido (lquido o gas) por medio de otro fluido gracias a la diferencia detemperatura y separado por una pared metlica. En la mayora de las industrias qumicasla trasmisin de calor se efecta por medio de stos intercambiadores de calor, y el mscomn de todos es el formado por dos tubos concntricos, por uno de los cuales pasa ellquido a enfriar y por otro se hace circular la corriente refrigerante.Son diversos los usos que se le pueden acreditar a cada uno de los tipos deintercambiadores existentes, pero en general, los intercambiadores son usados pararecuperar calor entre dos corrientes en un proceso.

Cuando en la industria se requiere una superficie de transferencia alta, el cambiador decalor por excelencia ms empleado es el de coraza y tubos, los cuales constituyen la parte

ms importantes de los equipos de transferencia de calor sin combustin en las plantas deprocesos qumicos.

En general, el intercambiador de coraza (carcaza) y tubo, consiste en una serie de tuboslineales colocados dentro de un tubo muy grande llamado coraza y representan laalternativa a la necesidad de una gran transferencia de calor.


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2. OBJETIVOS

Estudiar el comportamiento de un Intercambiador de Calor de Carcasa y Tubos.

Operar el Intercambiador dentro de diferentes regmenes de flujo del fluido fro(agua) y presiones de vapor, y estudiar sus consecuencias sobre la transferencia de

calor. Determinar experimentalmente el coeficiente global de transmisin de calor U,

Tmlo DMLT, FT, eficiencia, y prdidas de carga del Intercambiador.

3. MARCO TERICO

3.1 Caractersticas de los Intercambiadores de Tubo y Coraza.

Los intercambiadores de tubo y coraza ofrecen una razonable compactacin y permiten

un econmico proceso de transferencia de calor en concordancia con la fortaleza de laestructuramecnica y constructiva. Permiten una fcil limpieza por el lado de los tubos ygeneralmente aceptable por el lado de la coraza. Una amplia variedad de lascaractersticas o parmetros del diseo necesitan requerimientos especiales tales como,presiones extremas y temperaturas, vibraciones, erosiones, corrosin, cambio de fase yreposicin de los componentes. Son permitidas reas de transferencia en el rango de 0.1-90000 m2 en una coraza simple. Por todo esto, los intercambiadores de tubo y coraza sonlos ms utilizados en la energa, control ambiental y procesos industriales en una vastavariedad deservicios.

La mayor desventaja de los intercambiadores de tubo y coraza es que los mismos no

pueden ser modificados una vez que han sido construidos, en oposicin a otros tipos.Escoger un ptimo y eficiente mtodo de diseo es fundamental para garantizar lautilidad y funcionabilidad adecuada y prolongada de estos equipos.

3.2 Componentes bsicos.

El intercambiador trmico ms simple es aquel en el cual los fluidos fro y caliente semueven en iguales u opuestas direcciones en un tubo concntrico. Cuando los flujostienen iguales direcciones se le denomina flujo paralelo, en este caso ambos fluidosentran por el mismo extremo, fluyen en la mismadireccin y abandonan el equipo por elextremo opuesto; en el caso contrario, flujos en direcciones opuestas, se le conoce como

contracorriente, los fluidos fro y caliente entran por extremos opuestos y salen porextremos opuestos.

Otra configuracin, la que nos ocupa en nuestro caso, son los intercambiadores de tubo ycoraza. Estos difieren de los dems en el nmero de corazas, de tubos y pasos de tubos,adems de poseer otros aditamentos como los deflectores, que tienen un objetivoespecfico dentro del equipo.
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Tubos.Los tubos, A en la figura 1, son los componentes bsicos de los intercambiadoresde tubo y coraza, proveen la superficie de transferencia de calor entre el fluido que fluyepor dentro del tubo y otro fluido que fluye a travs del exterior de los mismos. Los tubosse construyen sin costura o soldados a lo largo de la superficie. Los materiales msempleados son aceros de bajo contenido decarbono,aceros de bajasaleaciones,aceros

inoxidables, cobre,admiralty, cobre-nquel,aluminio (en forma de aleaciones), titanio, yotros materiales para aplicaciones especficas.

Figura 1.- Esquema de las partes principales de un intercambiador de tubo y coraza.

Los tubos pueden ser lisos o con pequeas aletas en la superficie exterior. Estas aletas sonusadas cuando el fluido en el lado de la coraza tiene un coeficiente de transferencia decalor mucho menor que el del lado de los tubos.

a-) Paso cuadrado, b-) Tresbolillo

Figura 2.- Configuraciones tpicas para los tubos.

La superficie de estas aletas incrementan de 2 - 5 veces el rea de transferencia decalor, lo que ayuda a contrarrestar el bajo coeficiente de transferencia.

Los tubos son arreglados en un patrn regular, usualmente uno de los mostrados en lafigura 2. Estas configuraciones estn caracterizadas por la relacin de distancia de centro a
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centro de tubos adyacentes con respecto al dimetro del tubo. Un pequeovalor de estarelacin significara un gran valor del rea de transferencia por unidad devolumen.

Portatubos o espejo de tubos. El portatubos, B en la figura 1, es usualmente un platoredondo de metal que ha sido taladrado de manera conveniente para soportar los tubos

con el patrn deseado, las juntas y las varillas espaciadoras. Adems de losrequerimientos mecnicos, el portatubos est sometido al ataque corrosivo por ambosfluidos en el intercambio de calor y debe ser electroqumicamente compatible con elmaterial de los tubos y la coraza. Estos son hechos de aceros de bajo contenido decarbono con un recubrimiento de una capa de aleacin resistente a la corrosinmetalrgicamente garantizada por una de sus caras.

Coraza y boquilla para el lado de la coraza.La Coraza, C en la figura 1, es quien contienegran parte del fluido y las boquillas son las puertas de entrada y salida. La coraza tiene unaseccin circular y es comnmente construida a partir de enrollar una lmina de metal, dedimensiones apropiadas, formando un cilindro y posteriormente soldando a lo largo de lasuperficie (corazas enrolladas). Corazas de dimetros pequeos (superiores a 0.6 m)pueden ser hechas cortando un tubo del dimetro deseado a la longitud correcta (corazasde tubos). La redondez de la coraza es muy importante para colocar los deflectores, loscuales van insertados dentro, por esto debe tenerse mucho cuidado en el caso de corazasenrolladas pues estas estn ms lejos de lograr una correcta cilindricidad que las corazasde tubos. En intercambiadores largos las corazas son construidas de aceros de bajoscontenidos de carbonos por razones econmicas, aunque otras aleaciones pueden serusadas cuando existe peligro de corrosin o temperaturas muy altas. El grueso estndarpara corazas con dimetros interiores de 304.8 a 609.6 milmetros inclusive, es de 9.525milmetros, lo que es satisfactorio para presiones de operacin por el lado de la coraza

hasta 20 Mpa.

Canales y boquillas para el lado de los tubos. Los canales y boquillas, D en la figura 1,controlan el flujo del fluido del lado de los tubos dentro y fuera de estos. Debido a que elfluido por este lado es el ms corrosivo, estos elementos se construyen de materialesaleados, compatibles con los tubos y los portatubos, o revestidos en lugar de fabricarlosde aleaciones completamente.

Canal de cubierta.El canal de cubierta es el que permite la inspeccin de los tubos en casode cualquier disturbacin (limpieza).

Divisor de pasos. El divisor de pasos, F en la figura 1, es necesario en un canal enintercambiadores que tienen dos pasos en el lado de los tubos, como se muestra en lafigura, y en dos canales en intercambiadores con ms de dos pasos.

Los divisores de pasos deben rellenar o cubrir internamente la seccin del canal decubierta para minimizar la posibilidad de que se mezclen fluidos que vayan por pasos
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distintos, esto es fundamental para prevenir un serio deterioramiento de lafuncionabilidad yeficiencia del equipo.

En la actualidad este sellaje se efecta con juntas, las cuales son peridicamentechequeadas y reemplazadas. El arreglo de los divisores para intercambiadores de

mltiples pasos es generalmente arbitrario, aunque debe haber un intento por distribuir elmismo nmero de tubos para cada paso; esto para minimizar las diferencias de presionesentre uno y otro paso, disminuir las filtraciones, proporcionar una adecuadadistribucinde presin en todas los puntos de sellaje y por supuesto para minimizar los costos ycomplejidad de fabricacin.

Figura 3- Solapamiento de los deflectores

Deflectores. Los deflectores, G en la figura 1, prestan dos funciones fundamentales: laprimera, y ms importante es soportar los tubos en una posicin apropiada durante elensamblaje y operacin del equipo previniendo la vibracin de los tubos debido alremolino inducido por el fluido, y segunda, ellos guan el flujo del lado de la coraza atravs del haz tubular incrementando lavelocidad y la transferencia de calor.

La forma ms comn para los deflectores es unasegmentacin simple como se muestra

en la figura 3. El segmento cortado debe ser menor que la mitad del dimetro para crearun solapamiento de estos a lo largo del flujo en la coraza. Para flujos lquidos en el lado dela coraza los deflectores se cortan de un 20-25% del dimetro, mientras que para bajaspresiones degases de un 40-45%.

Purgadores.Deben preverse siempre purgadores y desages adecuados y, en el caso depresiones altas,vlvulas deseguridad o discos de ruptura.

3.3.Seleccin de los flujos.

Una buena decisin debe ser hecha al seleccionar cul fluido estar en el lado de los tubosy cul en el lado de la coraza. Si uno de los fluidos ensucia o produce incrustaciones en lasuperficie ms rpidamente que el otro, deber circular por el interior de los tubos. Si losdos fluidos producen incrustaciones con la misma intensidad y solo uno circula a presinelevada, este deber fluir por el interior de los tubos para evitar el precio elevado de unaenvuelta de alta presin. Cuando solo uno de los fluidos es corrosivo, este deber circularpor el interior de los tubos para evitar el gasto excesivo del empleo de un metal especialtanto para la coraza como para los tubos. Si uno de los fluidos es mucho ms viscoso que
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el otro, deber circular por la envuelta, para aumentar el coeficiente global detransferencia. A veces, a causa de la cada de presin que se dispone, es necesario queuno de los fluidos circule a travs de la envuelta.

El fluido de mayor presin debe estar en el lado de los tubos. Debido a su pequeo

dimetro y espesor adecuado los tubos estn habilitados para soportar altas presiones. Sies necesario poner el fluido de mayor presin en el lado de la coraza, el intercambiadorms econmico tender a ser el ms largo y de menor dimetro.

El fluido ms corrosivo ir en el lado de los tubos. La corrosin es usualmente controladacon el empleo de aleaciones y es menos propicio construir corazas de aleaciones.

El fluido con ms tendencia a las incrustaciones estar ubicado en el lado de los tubos. Ellado de los tubos es fcil de limpiar, especialmente si se requiere un limpiado mecnico.

El fluido con menor coeficiente de transferencia de calor ir en el lado de la coraza. Esto

permite el uso de tubos con superficies aletadas para contrarrestar este bajo coeficiente.

De cualquier modo el problema se complica cuando los requerimientos entran enconflicto,por ejemplo, cuando un fluido es el de mayor tendencia a las incrustaciones y elotro es el de mayor presin; entonces el diseador debe estimar y seleccionar cul es laeleccin ms econmica, recordando que el intercambiador debe funcionar con un altogrado de fiabilidad y en condiciones relativamente severas.

3.4. Coeficiente total de transferencia de calor.

El coeficiente total de transferencia de calor es definido como laresistencia trmica total ala transferencia de calor entre dos fluidos.

Durante la operacin normal de un intercambiador, las superficies del mismo estnsujetas a las suciedades debido a las impurezas del fluido, formacin de incrustaciones yotras reacciones entre el fluido y la pared del equipo. La consecuencia de estos depsitosindeseables en la superficie de transferencia pueden incrementar considerablemente lasresistencias a la transferencia de calor entre los fluidos. Este efecto puede ser tratado porla introduccin de una resistencia trmica adicional, denominada factor de resistenciaspor incrustaciones. Este valor tiene estrecha dependencia de la temperatura deoperacin, velocidad del fluido y eltiempo deservicio del equipo; el mismo incrementa su

valor a partir de cero (0), para superficies limpias, hasta valores mayores en dependenciadel fluido que se emplee.

El coeficiente total de transferencia de calor puede ser determinado a partir de conocerlos coeficientes de conveccin de los fluido fro y caliente, el factor de resistencias a lasincrustaciones y los parmetros geomtricos.
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- Un rotmetro de 0 a 5 gpm

- Vlvula reguladora de presin

- 7 vlvulas de globo

- Trampa de vapor de flotador termosttico, cuya presin de trabajo es de 0 a 16 psi

4.1.2 DESCRIPCIN DEL PROCESO

Suministro de vapor.

El vapor que fluye por el sistema de distribucin de vapor que proviene de la caldera esalimentado al equipo a travs de una vlvula de globo que hace parte de la red dedistribucin de vapor, la cual permite el paso del fluido a una vlvula reguladora depresin, que controla la presin del flujo antes de ingresar por la tobera de la coraza a unarata de flujo fijada por una vlvula de globo. A medida que el vapor entra a la coraza, estebaa la superficie del haz de tubo en un solo paso, siguiendo un camino tortuoso pormedio de los deflectores. En la lnea de vapor de la coraza se encuentra una vlvula dealivio.

Colector de condensado.

Debido al calor cedido por el vapor al fluido frio (agua), ste sale de la coraza convertidoen una mezcla lquido vapor. Esta mezcla es interceptada por una trampa de vapor, quepermite solo la salida de lquido. sta tiene una conexin de salida al exterior donde serecolecta. El condesado que se produce en un determinado tiempo se puede medirmanipulando dos vlvulas de globo que se encuentra al final de la lnea de salida de vapor;una de las vlvulas da paso al condesado a una tubera de drenaje y la otra permiterecolectar el mismo.

Suministro del agua de enfriamiento.

El agua de alimentacin del equipo se toma de la red de tuberas proveniente de la torrede enfriamiento por medio de tubos PVC. Se utilizan dos vlvulas de globo, la primerapermite aislar el equipo en caso de mantenimiento y la segunda regula la rata de flujo deentrada del agua por medio de un rotmetro. El agua que entra al haz de tubos a travs dela tobera inferior del carrete fluye con dos pasos por los tubos, cada paso consta de 9tubos.

Colector de agua caliente.

El agua caliente que sale del equipo por la tobera superior del carrete, se da paso pormedio de una vlvula de globo instalada en esta lnea a la torre de enfriamiento, siguiendoel sistema de tubera que comunica a sta con el intercambiador. Adems tiene unaconexin de salida al exterior por medio de una vlvula de globo, por donde se recolectaen caso de ser necesario.


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4.2 MATERIALES

Los fluidos utilizados son agua a temperatura ambiente proveniente de la torre deenfriamiento y vapor de agua saturado proveniente de la caldera.

4.2.1 INSTRUMENTOS AUXILIARESProbeta calibrada y cubetas, cronmetro, guantes de carnaza, pinza.

4.3 OPERACIN

Arranque del equipo

- Tenga a la mano los instrumentos a utilizar.

- Verifique que todas las vlvulas estn cerradas. En caso contrario cirrelas.

- Pregntele al encargado del laboratorio si las condiciones estn dadas para hacer laexperiencia.

- Tenga en cuenta su seguridad y la de los que lo rodean. (Leer punto 13).

Flujo de agua al intercambiador

- Abra completamente la vlvula w1 que est ubicada en la pared detrs delintercambiador.

- Abra completamente la vlvula w4, que permite el paso del agua caliente a la torre de

enfriamiento.

- Abra totalmente y en forma gradual la vlvula w2, permitiendo el flujo mximo de aguaque se registra en la lectura del rotmetro.

- Espere unos 3 minutos para asegurarse de la recirculacin del agua.

Estado estacionario:

- Manipule la vlvula w2para regular la rata de flujo de agua que entra al equipo, que semide en el rotmetro. Lea el inciso i-1 del procedimiento.

Flujo de vapor al intercambiador

- Abra completamente en forma gradual la vlvula v1de la lnea vapor. (Despus de larecirculacin del agua).

- Abra completamente la vlvula v4, que permite el paso del condensado a una tubera dedrenaje.


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- Se purga el sistema de gases no condensables abriendo la vlvula de alivio de la coraza.(Utilizar pinza).

- Abra gradualmente la vlvula v2hasta un 50% de su apertura total suministrando vaporlentamente al equipo.

- Espere el tiempo suficiente hasta que observe el vapor saliendo constantemente delintercambiador y cierre la vlvula de alivio.

Estado estacionario:

- Manipule la vlvula v2hasta su apertura total.

- Manipule la vlvula reguladora de presin para fijar la rata de flujo de vapor y la presinde entrada. (Utilizar pinza). Lea el inciso i-1 del procedimiento.

Recoleccin de condensado:

-Despus de haber alcanzado el estado estacionario, abra completamente la vlvula v3ycierre la vlvula v4para que comience a fluir condensado hasta la cubeta.

- Hecho esto, abra en su totalidad nuevamente la vlvula v4y cierre la vlvula v3.

- Realice los dos pasos anteriores cuando llegue al inciso i-4 del procedimiento.


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4.4 MONTAJE Y COMPONENTES DEL EQUIPO


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5. EXPERIENCIA O PROCEDIMIENTO

1Inicie la experiencia ajustando el sistema para ser operado en estado estacionario con lamxima lectura en el rotmetro que permita el sistema o la que le indique el encargadodel laboratorio, y una presin de entrada de vapor en un rango de (20 a 5) psi.

2 Una vez ajustados los caudales, espere a que se alcance un equilibrio trmico. Esto

ocurre cuando las temperaturas y presiones cambian menos de 10C por minuto y menosde 1 psi por minuto, o no varan con el tiempo. Si no se alcanza un equilibrio trmico, losdatos medidos darn lugar a resultados de ensayo falsos.

3 Alcanzado el estado trmico estable, registre en la tabla de datos la temperatura ypresin de entrada y salida de las lneas de agua y vapor, junto con el caudal de agua.


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4 Mida y tabule el flujo de condensado una vez registrados los datos anteriores aintervalos no menores de 5 minutos despus del inicio de la corrida. Para cada condicin

puede medir dos o ms veces el flujo de condensado para sacar un promedio.

5Verifique durante toda la corrida que la presin del vapor y el flujo de entrada de aguase mantengan estables.

6Repita este procedimiento para diferentes caudales de flujo de agua abarcando el rangodel rotmetro, manteniendo la presin de entrada de vapor constante.

7 Espere un tiempo prudente para que se estabilice el sistema cuando cambie de unalectura de flujo a otra y pueda registrar los datos sin temor a errores.

El intervalo en que abarcar el rango del rotmetro debe preguntarlo al encargado dellaboratorio, al igual que la presin de entrada de vapor con la que realizar la experiencia.

En caso que deba realizar una nueva experiencia siga el procedimiento de los incisos 8 y 9.

8 Contine esta nueva experiencia ajustando el sistema para ser operado en estadoestacionario tal y como lo indica el inciso i-1, pero con una presin de entrada de vapordiferente a la de la experiencia 1.

9Repita el resto del procedimiento de la experiencia 1 desde los incisos 2 hasta el 7.

6. DATOS EXPERIMENTALES

PARA LA CORAZA-VAPOR

corridas Pv1 Pv2 Tv1 Tv2 Qc m(psi) (C) (mL/seg) lb/h

1 10 0 100 52 6,66 52,768347522 10 0 100 49 14,66 116,15374993 10 0 100 47 10,3 81,608705624 10 0 100 38 12,33 97,692751495 10 0 100 50 13,63 107,9928794

6 15 0 100 60 8,33 66,000050287 15 0 100 52 27,33 216,5403818 15 0 100 50 58,33 462,15881549 15 0 100 50 47,33 375,003887110 15 0 100 48 37,64 298,2283184

corridas Qw Pw1 Pw2 Tw1 Tw2 m Q


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Balance de calor

Para la corrida 1

Agua Vapor

t. media (F) C (BTU/lb F) Q (BTU/h) Temp (F)

108,50 1,00 63092,61 185,00

Para la corrida 2

Agua Vapor


104,90 1,00 60838,94 180,50

Para la corrida 3

Agua Vapor


103,10 1,00 62191,08 169,70

Para la corrida 4

Agua Vapor

t. media (F) C (BTU/lbF) Q (BTU/h) Temp (F)

100,40 1,00 63092,52 172,40

Para la corrida 5

Agua Vapor


98,60 1,00 64894,93 176,00

Para la corrida 6

Agua Vapor


121,10 1,00 52727,22 199,40


16/25


16

Para la corrida 7

Agua Vapor


97,70 1,00 58585,88 174,20

Para la corrida 8

Agua Vapor


98,60 1,00 56783,16 177,35

Clculo de MLDT

MLDT =

Para la corrida 1

Diferencias

t2 = 81,00

t1 = 72,00

MLDT (F) = 76,41

Para la corrida 2

Diferencias

t2 = 91,80

t1 = 59,40

MLDT (F) = 74,43

Para la corrida 3

Diferencias

t2 = 88,20

t1 = 45,00

MLDT (F) = 64,20

Para la corrida 4

Para la corrida 5

Diferencias

t2 = 108,00

t1 = 46,80

MLDT (F) = 73,18

Para la corrida 6

Diferencias

t2 = 63,00

t1 = 93,60

MLDT (F) = 77,29

Diferencias

t2 = 102,60

t1 = 41,40

MLDT (F) = 67,43


17/25


17

Para la corrida 7

Diferencias

t2 = 113,40

t1 = 39,60

MLDT (F) = 70,15

Para la corrida 8

Diferenciast2 = 105,30

t1 = 52,20

MLDT (F) = 75,67

Coeficientes individuales

= Correccin =

Para la corrida 1

Tubos F.F. (Agua) Coraza F.C. (Vapor)

at (ft^2) 0,00377 as (ft^2) 0,102055Gt (lb/h ft^2) 265730,02 Gs (lb/h ft^2) 458,09

Ret 3519,42 De 0,12938597

Hi 425,06 Res 2075,56

Correccin 1,19 jH 24,028533Hio 336,55 Ho 2,45

Para la corrida 2


at (ft^2) 0,00377 as (ft^2) 0,102055

Gt (lb/h ft^2) 332160,53 Gs (lb/h ft^2) 574,88

Ret 4144,22 De 0,12938597

Hi 498,65 Res 2627,04Correccin 1,19 jH 27,353260

Hio 394,82 Ho 2,75


18/25


18

Para la corrida 3


at (ft^2) 0,00377 as (ft^2) 0,102055

Gt (lb/h ft^2) 398593,70 Gs (lb/h ft^2) 775,46

Ret 4902,03 De 0,12938597

Hi 570,98 Res 3605,24

Correccin 1,19 jH 32,554908

Hio 452,09 Ho 3,32984

Para la corrida 4


at (ft^2) 0,00377 as (ft^2) 0,102055

Gt (lb/h ft^2) 465026,87 Gs (lb/h ft^2) 1164,37Ret 5719,04 De 0,12938597

Hi 636,75 Res 5275,70


Hio 504,17 Hio 4,02

Para la corrida 5


at (ft^2) 0,00377a

s(ft^2)

0,102055

Gt (lb/h ft^2) 531457,38 Gs (lb/h ft^2) 1225,81

Ret 6100,29 De 0,12938597

Hi 701,48 Res 5601,54


Hio 555,42 Hio 4,16

Para la corrida 6


at (ft^2) 0,00377 as (ft^2) 0,102055Gt (lb/h ft^2) 199296,85 Gs (lb/h ft^2) 671,69

Ret 2767,27 De 0,12938597

Hi 357,30 Res 2967,96


Hio 282,90 Hio 3,02


19/25


19

Para la corrida 7


at (ft^2) 0,00377 as (ft^2) 0,102055

Gt (lb/h ft^2) 664323,71 Gs (lb/h ft^2) 1414,14

Ret 7625,39 De 0,12938597Hi 832,88 Res 6462,15


Hio 659,46 Hio 4,49

Para la corrida 8


at (ft^2) 0,00377 as (ft^2) 0,102055

Gt (lb/h ft^2) 597890,55 Gs (lb/h ft^2) 1281,36

Ret 6862,84 De 0,12938597

Hi 769,75 Res 5805,80


Hio 609,47 Hio 4,25

Coeficiente total de transferencia

Para la corrida 1

Coeficiente total Uc:

Ud 207,21

Uc (Btu/h ft^2 F) 2,429747

Para la corrida 2


Ud 202,11Uc (Btu/h ft^2 F) 2,731879

Para la corrida 3


Ud 249,24

Uc (Btu/h ft^2 F) 3,305496

Para la corrida 4


Ud 236,50Uc (Btu/h ft^2 F) 3,987577


20/25


20

Para la corrida 5


Ud 212,67

Uc (Btu/h ft^2 F) 4,124165

Para la corrida 6


Ud 159,44

Uc (Btu/h ft^2 F) 2,992586

Para la corrida 7


Ud 196,07Uc (Btu/h ft^2 F) 4,457590

Para la corrida 8


Ud 171,31

Uc (Btu/h ft^2 F) 4,224564

Factor de incrustacin

Corrida Rd

1 -0,4067

2 -0,3611

3 -0,2985

4 -0,24655 -0,2378

6 -0,3279

7 -0,2192

8 -0,2309

Cada de presin

para los tubos: para la coraza:


21/25


21

Para la corrida 1

CAIDA DE PRESION

F 0,000074 Res 2075,56

Vt (ft/seg) 1,18 F 0,007709

Pt (lb/plg^2) 0,0126564820 Ps(lb/plg^2) 0,0000006328

Vs (ft/seg) 5,81

Para la corrida 2

CAIDA DE PRESION

F 0,000070 Res 2627,04

Vt (ft/seg) 1,48 F 0,000395

Pt (lb/plg^2) 0,0187913250 Pt (lb/plg^2) 0,000000051040

Vs (ft/seg) 7,96

Para la corrida 3

CAIDA DE PRESION

F 0,000067 Res 3605,24

Vt (ft/seg) 1,77 F 0,000364

Pt (lb/plg^2) 0,0257144925 Pt (lb/plg^2) 0,0000000857

Vs (ft/seg) 13,39

Para la corrida 4

CAIDA DE PRESION

F 0,000064 Res 5275,70

Vt (ft/seg) 2,07 F 0,000331

Pt (lb/plg^2) 0,0334423019 Pt (lb/plg^2) 0,0000001755

Vs (ft/seg) 19,18

Para la corrida 5

CAIDA DE PRESION

F 0,000062 Res 5601,54Vt (ft/seg) 2,36 F 0,000326

Pt (lb/plg^2) 0,0428696156 Pt (lb/plg^2) 0,0000001916

Vs (ft/seg) 18,74


22/25


22

Para la corrida 6

CAIDA DE PRESION

F 0,000080 Res 2967,96

Vt (ft/seg) 0,89 F 0,000383

Pt (lb/plg^2) 0,0076952038 Pt (lb/plg^2) 0,0000000676Vs (ft/seg) 6,37

Para la corrida 7

CAIDA DE PRESION

F 0,000059 Res 6462,15

Vt (ft/seg) 2,95 F 0,000314

Pt (lb/plg^2) 0,0628844159 Pt (lb/plg^2) 0,0000002459

Vs (ft/seg) 22,46

Para la corrida 8

CAIDA DE PRESION

F 0,000060 Res 5805,80

Vt (ft/seg) 2,66 F 0,000323

Pt (lb/plg^2) 0,0524625254 Pt (lb/plg^2) 0,0000002075

Vs (ft/seg) 19,02

Eficiencia del intercambiador

Corrida Eficiencia

1 0,4375

2 0,3461

3 0,3194

4 0,2597

5 0,2308

6 0,52707 0,1710

8 0,1931

6. GRAFICAS


23/25


23

y = 10.023x - 799.84

R = 0.9974

0.00

1000.00

2000.00

3000.00

4000.00

5000.00

6000.00

7000.00

8000.00

9000.00

0.00 200.00 400.00 600.00 800.00 1000.00

Ret

hi

hi vs Ret

y = 2168.1x - 3412.8

R = 0.9932

0.00

1000.00

2000.00

3000.00

4000.00

5000.00

6000.00

7000.00

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00

Res

ho

ho vs Res

Se


24/25


24

y = -976.44x + 64670R = 0.3537

1.00

10.00

100.00

1000.00

10000.00

100000.00

76.41 74.43 64.20 67.43 73.18 77.29 70.15 75.67

Q vs MLDT

y = 0.0004x + 1.3508R = 0.844

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.54

4.5

5

0.00 2000.00 4000.00 6000.00 8000.00 10000.00

Uc

Ret

Uc vs Ret


25/25


9. CONCLUSIONES

Los coeficientes de vapor asociados con la condensacin de vapor son altos en comparacin con

los del agua o hidrocarburos estudiados en clase. En el Kern se le adopta un valor conservador

convencional para el coeficiente de pelcula de ste, puesto que el vapor nunca es la pelcula

controlante, el cual es de 1500 BTU/h.Es ventajoso en el calentamiento conectar el vapor a los tubos del calentador en lugar de la

coraza, puesto que el condensado puede ser corrosivo y daar tubos y coraza en cambio que si va

slo por los tubos. Cuando el vapor fluye a travs de stos no hay necesidad de ms de 2 pasos,

ya que el vapor es un fluido que se condensa isotrmicamente y la diferencia verdadera T y la

MLDT son iguales

UCdebe exceder suficientemente a UD, de manera que el factor de obstruccin, que es una medida

del exceso de superficie, permita la operacin del intercambiador por un perodo de servicio

razonable.

El agua es corrosiva al acero. Como las corazas usualmente se fabrican de acero, el agua se

maneja mejor dentro de los tubos.

Cuando el agua se mueve a baja velocidad a travs de los tubos, el lodo y la lama que resultan de

la accin microbiana se adhieren a los tubos y sern arrastrados si hubiera turbulencia. Como

prctica comn, deben evitarse velocidades menores de 3 ft/s en agua de enfriamiento.

Para la corrida 6cuando el agua con un contenido promedio de minerales y aire se lleva a una

temperatura de exceso de los 120F, se encuentra que el movimiento de los tubos se hace

excesivo, y por esta razn deben evitarse temperaturas de agua a la Salida mayores de 120F.

10. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

Transferencia de calor y masa, Yunus-A-Cengel

Kern Donald Q.Procesosde Transferencia de Calor
http://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCEhttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCEhttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCEhttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCE

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Lab Coraza y Tubos (2013)

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