Departamento de Qumica-Bioqumica

Asignatura: Simulacin de Procesos

Profesor: Ingeniero Alejandro Cheang Martnez

TAREA No. 3RESUMEN DE INTERCAMBIADORES Y PROBLEMA 10.10

Mara Sagrario Altamira GarcaNo. Control 10131127

Nora Cecilia Carrillo Romero No. Control 10131152

Mariana Guadalupe Velzquez ReyesNo. Control 10131191

Dulce Marina Rodrguez GarcaNo. Control 10131195

Ingrid Hernndez OchoaNo. Control 10131267

Edeer Crdova SotoNo. Control 11130267

Estefana Abigail Garca SnchezNo. Control 11130336

Torren, Coah., a 06 de Mayo del 2014Procedimiento sugerido para la vaporizacin con Transferencia de Calor Sensible1. Seguir el procedimiento general solamente para la vaporizacin.2. Determinar la carga de calor sensible separada desde la vaporizacin.3. Para lquidos orgnicos, evaluar la conveccin natural coeficiente de pelcula de la figura 10.103. 4. Calcular el rea requerida para la transferencia de calor sensible.5. Agregar requerimientos de rea del calor sensible al rea requerida de vaporizacin para la obtencin del rea total.6. Seguir los pasos 7 (Mtodo de Gilmour), etc., solamente del proceso de vaporizacin.

Procedimiento de Circulacin Natural Horizontal Termosifn ReboilerEstas unidades normalmente no tienen un espacio de des-acoplamiento, pero deje que la mezcla de vapor-liquido permite entrar en la unidad de destilacin u a otro elemento similar de equipo. La alimentacin es desde la parte inferior con un flujo dividido en el lado de la carcasa por medio de un deflector-lado de la carcasa en el centro est abierto en cada extremo.Esta unidad es usualmente usada como el intercambiador de calor para la columna de destilacin y, en este servicio, opera por el termosifn, la accin de la diferencia de presin esttica en la columna y en la fase de vapor-lquido que sale por el intercambiador de calor.

Mtodo de Kern1. Siguiendo los pasos del procedimiento 1, 2, 3, 4 y 5 de la seccin anterior, Procedimiento de diseos alternativos o nucleados.2. Si existe el calor sensible, seguir los pasos 2 a 6 de Procedimiento sugeridos para vaporizacin de calor sensible, presentado previamente en este captulo.3. Las cadas de presin debern mantenerse bajo control, a travs de la tubera para el intercambiador de calor y a travs del rehervidor para evitar la elevacin del equipo de destilacin.Mtodo de FairEste mtodo para hervidores de termosifn verticales es basado en correlaciones semi-empricas de los datos experimentales y es utilizado para predecir los coeficientes de transferencia de calor: 30 %, que es aproximadamente el mismo rango de precisin para la mayora de datos de coeficientes de ebullicin. La ventaja de este mtodo es que se ha tenido experiencia de diseo importante en la industria en la cual apoyarse. Tambin es adaptable a otros tipos de evaporadores utilizados en la industria. Ver las figuras 10-110 y 10-111.Tras mtodo Fair, se indica en el artculo, determinar, seleccionar, o asumir lo siguiente sobre la base de procesos requisitos (reproducido con permiso del autor y editor, todos los derechos reservados): 1. velocidad de ebullicin. 2. Temperatura del caldern de salida, presin, y composicin. 3. Las propiedades fsicas a temperaturas de operacin esperadas. Consultar la figura 10 -112 para la temperatura-presin efectos en hervidores de termosifn verticales.

Para facilitar los clculos de diseo, las figuras 10-114-10-118 se han preparado para dar la siguiente informacin:

Figura 10 -114 valores RL, sobre la base de Lockhart y Martinelli. Figura 10-116-2 valores sobre la base de la figura 10-113. Figura 10-117 valores de htp/hL sobre la base de la Ecuacin 32 (Ref. 45), con la modificacin a 1/Xtt los valores inferiores a 0,2 segn lo sugerido por Dengler y Adams.12 Figura valores 10-115 valores de 1/Xtt para su uso en la figura 10-118. Figura 10-118 para la correccin de la ebullicin nucleada coeficiente.

Lmites del patrn de flujo de la Figura 10-118 se basan en los datos de Govier et al., Yoder y Dodge, Dengler, y Baker.El parmetro en las figuras 10-114, 10-117 se define como:

Para los casos en los que un cambio significativo en el porcentaje de la presin se produce a travs de los tubos de vapor de fondo no es constante. En general, sin embargo, un valor constante promedio puede ser asumido. Clculos de diseo se pueden hacer por uno de dos mtodos:

Clculos por etapas a lo largo de la longitud del tubo, usando incrementos de longitud o vaporizacin. Incrementos son elegido suficientemente pequeo para que los valores medios de RL, Rg, XTT, HT, etc, se puede utilizar en las ecuaciones diferenciales. Clculos simplificados utilizando valores promedio de las variables para la longitud total del tubo.

Requisitos del proceso 1. Desde la lista de clculos fraccionador a) a una Tasa de ebullicin. b) Rehervidor temperatura de salida, presin, y composicin. 2. Obtener datos de propiedades fsicas: a) Lquido y gas (vapor) densidades, L y g. b) Lquido y gas (vapor) viscosidades, L y g. c) Calor especfico Lquido, cL. d) Conductividad trmica Lquido, kL. e) Calor latente de vaporizacin, . f) La tensin superficial, . g) Pendiente de la curva de presin de vapor, (t /P)s.

Diseo Preliminar 1. Seleccione el material y las dimensiones del tubo. 2. Seleccione el medio de calentamiento. 3. Estimar coeficiente global de U utilizando la resistencia (Tabla 10-13B). 4. Calcula la superficie requerida y el nmero de tubos.

Circulacin Cambio 1. Seleccione la geometra curva flujo, es decir, el tipo de disposicin del intercambiador. 2. Asumir salida vaporizacin fraccional, xE. 3. Evaluar zona de calentamiento sensible (Ecuacin 10 a 169).4. Obtener valores medios: a) Densidad de dos fases, tp, en xE / 3. b) Factor de cada de presin, , en 2 xE / 3. 5. Obtenga tp y para condiciones de salida. 6. Calcular la velocidad de circulacin (Ecuacin 10 a 173). 7. Calcular calor de ebullicin y cotejar con valor requerido. 8. Repetir los clculos, el ajuste de la geometra de bucle de flujo si necesario, xE hasta asumido da el calor de ebullicin adecuada tasa.

Transferencia de Calor por pasos Mtodo 1. Elija un incremento de vaporizacin, a partir de la final de la zona de calentamiento sensible. Utilice la aritmtica valor medio de x para los clculos de incremento. La circulacin tasa ya obtenida sobre la base de las medias condiciones se deben utilizar para los clculos iniciales. 2. Calcular o para obtener valores a) Densidad de dos fases, tp. b) Factor de cada de presin, . c) Coeficiente de transferencia convectiva, htp. d) Coeficiente de ebullicin, hb (Tabla 10-30 o de otra fuente, o de la Ecuacin 10-185). e) Hervir el factor de correccin de coeficiente,? (Figura 10 - 118). f) Coeficiente de pelcula Combinados, hv (Ecuacin 10 a 186).g) Longitud de incremento, basado en hv. h) Prdida de presin esttica (Ecuacin 10 a 172). i) La prdida por friccin, Lockhart y Martinelli.111j) Prdida de aceleracin: el trmino prdida de aceleracin del

En el caso habitual, lquido y gaseoso no emiten desde el caldern con velocidades iguales. k) Prdida de presin total.3. Continuar clculos paso a paso hasta el final de los tubos. despus la prdida de presin en la tubera de salida se toma en cuenta, la presin residual debe ser igual a la presin fija por debajo de la bandeja inferior en la torre.4. Si las presiones no coinciden, los clculos son repetido para una velocidad de circulacin diferente. Alternativamente, la velocidad de circulacin puede mantenerse constante, y la presin caer contribuciones (valor tubera de entrada, dimetro de la lnea de salida, etc) se puede ajustar.5. Despus de la transferencia de saldo por el calor la presin adecuada relaciones se establecen, los clculos son resumido en conexin con otro flujo de calor resistencias en el caldern.

A. Circulacin Cambio Ver Figura 10-110 y Tabla 10-29.

1. Seleccione la geometra bucle de flujo, es decir, el tipo de intercambiador de calor arreglo. 2. Asumir salida vaporizacin fraccional, xE. Rango estimado 15-40%. 3. Evaluar zona de calentamiento sensible:Longitud del tubo fraccional dedicado a calentamiento sensible: 145

h1 es de Dittus-Boelter Ecuacin 10-175.

Tabla 10.29Valores de abreviatura de Clculo de Circulacin de Cambio (Ecuacin 10-181)

ValorDefinicinObservaciones

Dos tercios de la vaporizacin fraccional de salida.

Fraccin del volumen lquido a base de un tercio de vaporizacin de salida fraccional.Figura 10-114 para

Densidad de dos fases basado en RLEcuacin 10-179

Relacin de cada de presin basada en dos tercios de la salida de vapor fraccional.Figura 10-114 para

Longitud total del tubo en el que se produce la vaporizacin.

Distancia vertical en la que se produce el flujo de dos fases.Figuras 10-110 y 10-111

Esto representa la fraccin del total de la carga disponible entre los puntos A y B, que representa lo sensible zona de calentamiento. Ecuacin 10-170 luego da la fraccional longitud del tubo dedicado a calentamiento sensible. Refirase a la Figura 10-110 y tenga en cuenta que:

1

pB = presin total en el punto B en el bucle de flujo, lb/ in2 (abs),(punto de entrada al evaporador vertical).pA = presin total en el punto A en el bucle de flujo, lb/in2 (abs), (nivel del lquido en el fondo de la columna de destilacin).p= presin total, lb/in2 (abs)Z = altura vertical, piesg = constante gravitacional, 32.2 m/s2gc =factor de conversin, 32.2 (libras) m (ft)/(lb)ft(sec2) = 3.1416Di = dimetro del tubo, piesNt = nmero de tubos.tw = temperatura de la pared del tubo, Ftl= temperatura de la fase liquida, Fcl = calor especifico, fase liquida, BTU/lb (C)hl= coeficiente de transferencia de calor, en fase liquida, BTU/hr-ft2 FxE =fraccin en peso de vapor o gas (calidad), adimensional en la salida del intercambiador.(t/p) s = pendiente de la curva de presin de vapor, este clculo puede hacerse de la ecuacin tipo Antoine y obtenerse de un problema.tp= densidad de dos fases, lbm/ft3.

4. Obtener valores promedios:a) b) Densidad de dos fases, tp, en xE/3.c) Factor de cada de presin, , en 2 xE/3.

Donde

tp= densidad de dos fases, lbm/ft3Rg = fraccin de volumen de fase, adimensional, en fase gaseosa.RL = 1- Rg , fraccin de volumen de fase, adimensional, fase liquida.

tp =gRg + LRLt= diferencia global de temperatura, Fp= perdida de presin, lb/in2P= perdida de presin, lb/ft2p= presin total, lb/in2 abs.P = presin total, lb/ft2 abs.L= longitud equivalente de tubera, ft.BC= longitud del tubo de calentamiento sensible, figura 10-110, ftCD= longitud del tubo para la vaporizacin, pies, figura 10-110.G = velocidad de masa, lb/(seg)(ft2)Di= dimetro interno del tubo, pies.Gt= velocidad de masa en el tubo, lb/(seg)(ft2 de seccin transversal)FB-C= la perdida de carga de la parte B de la parte C en tubos, pies liquido.g= constante gravitacional, 32.2 pies/(seg)(s)k= conductividad trmica, BTU/(h)(ft2)(F/ft)= viscosidad, lb/(ft)(hr)R= fraccin volumtrica de fase, adimensional.x= fraccin de peso de vapor o gas (calidad) adimensional.Xu= parmetro de correlacin, adimensional, de la figura 10-113.Z= altura vertical, pies.Z= distancia vertical en la que se produce el flujo de dos fases, pies.= parmetro para el flujo de dos fases, adimensional.(t/p)s = pendiente de la curva de presin de vapor.CD= longitud del tubo de vaporizacin (figura 10-110)D= punto D en el bucle de flujo (figura 10-110)f= fuerzafh= medio de calentamiento ensuciamiento.s= saturadotp= mezcla de dos fases.T = flujo total.v= vaporizacin.W= pared del tubo.a= rea de seccin transversal, ft2A= superficie total (interior) para la transferencia de calor, ft2c= calor especifico, BTU/(lb)(F)d= operador diferencial.f= avivando factor de friccin adimensional.F= perdida de friccin, (ft)(lbf)/lbmgc= factor de conversin, 32.2 (lbm)(ft)/(lbf)(sec2)L= longitud equivalente de tubera, ftq= velocidad de transferencia de calor, (h)(ft2)(F)/BTUr= resistencia a la transferencia de calor, (h)(ft2)(F)/BTUt= temperatura, FT= temperatura absoluta, RU= coeficiente global de transferencia de calor, Btu/(h)(ft2)(C)V= velocidad lineal, m/sX= fraccin en peso de vapor o gas (calidad) adimensional.Xtt= parmetro de correlacin, adimensional.

Letras Griegas

= factor de correccin para la ebullicin nucleada, adimensional. = factor de correccin para la transferencia convectiva, adimensional. = grupo de perdida de aceleracin (ecuacin 10-169) adimensional.P = perdida de presin, lbf/ft2t= diferencia global de temperatura, F.= calor latente de vaporizacin, BTU/lbm= viscosidad, lbm/(ft)(hr)= constante, 3.1416.= densidad, lbm/ft3= tensin superficial, lbf/ft

Subndices

BC= longitud del tubo para el calor sensible (figura 10-110)C= punto C en donde el bucle de flujo (figura 10-110)fp= ensuciamiento del lado del proceso.F= friccin.g= fase gaseosah= medio de calentamientoi= entrada (pierna de alimentacin) sistema de tuberas.m= masat= tubol= L= base liquidab= ebullicinp= proceso en el lado hirviendotp= dos fasesA= un punto en el bucle de flujo, figura 10-110B= un punto en bucle de flujo, figura 10-110C= un punto en bucle de flujo, figura 10-110E= sistema de salida del caldern

A presiones superiores a aproximadamente 100 psig, la pendiente de la curva de presin de vapor, (t /p) s no es suficiente bajo para influir en la ecuacin zona de calentamiento sensible, como la mayor parte de la sonda est en la vaporizacin.

La presin en la entrada a la placa de tubos en el punto B, Figura 10-110:

La prdida de presin esttica en ramal de salida, donde la densidad, tp, vara con vaporizacin:

Donde:

F= perdidas por friccin en la entrada, ft lquido.Z= altura vertical, pies.pB= presin hirviendo, lb/in2 abs.g= aceleracin de la gravedad, m/s2.

Subndices:

A= punto A en bucle de flujo.B= punto B en bucle de flujo.

5. Clculo de la ecuacin 10-170, figura 10-110:

6. La velocidad de transferencia de calor por conveccin en el interior de los tubos es expresada por la ecuacin de Dittus-Boelter:

7. Seleccione caractersticas mecnicas del caldern verticales a) Los tubos son preferiblemente de 1 pulg. mnimo de dimetro exterior, 1 1/4 pulg., 1 1/2-2-en. mximo. b) Verticales, con una longitud de tubo de preferibles 6 pies a un mximo de 12 pies.

8. Determinar valores medios a) Densidad de dos fases, tp, en xE / 3. b) Factor de cada de presin, , en 2xE / 3; es a partir de la figura 10-113. Obtener Xtt utilizar con la figura 10-113. Debido a los efectos de deslizamiento de la fase gaseosa en la ltima fase del lquido, la RLno es una simple funcin de la fraccin en peso de vapor. Utilizando el parmetro: Xtt= parmetro de correlacin, adimensional (tt para referirnos a la turbulencia-flujo turbulento del mecanismo)Con frecuencia, aproximadamente:

Donde:

Xtt= correlacin para flujo turbulento-turbulento, adimensional.W= caudal msico, lb/seg.

c. Determine tp y en condiciones de salida.

Y Rl= (1- Rg), la fraccin volumtrica de lquido a cualquier punto a lo largo del tubo vertical. Leer Rl usando la figura 10-114 y 10-115.

Rl= fraccin volumen de la fase liquida, adimensional.Rg= fraccin volumen de la fase de vapor, adimensional.

Obtener 2 de la figura 10-116, para la ecuacin 10-181 para ambas condiciones promedio y las condiciones de salida

9.

= parmetro de propiedades fsicas de dos fases, para el uso de las figuras 10-114, 10-115, 10-116 y 10-117.

10. Se calcula la velocidad de circulacin, Wt , (ver tabla 10-29):

Donde:

tp= densidad media efectiva de dos fases, lb/ft3 2= media efectiva (en dos fases)/presin en fase liquida, al caer relacin correspondiente a media efectiva de vaporizacin. ai/at = relacin del rea de seccin transversal, lnea de entrada/tubos totales. ai/aE = relacin de las reas de la seccin transversal, la lnea de entrada/salida. ai = rea de seccin transversal, el tubo de alimentacin de entrada, ft2 Z = altura del tramo de conduccin para la circulacin trmica, ft Wt= tasa de masas, lbm/s, flujo total o W Ws = trabajo en el eje en el sistema, el lquido, ft = cambio de un estado a otro. Li= cambio en la longitud quivalente del tubo, pies, tubera de entrada al sistema. Di = dimetro de entrada, el tubo de alimentacin, ft f= friccin del factor adimensional. L= longitud equivalente de tubera, ft = grupo de perdida de aceleracin, adimensional.Esta ecuacin se puede usar para acortar el diseo por una cuidadosa seleccin de los valores medios globales. Si especfico datos que no estn disponibles, Fair recomienda utilizar el directrices de la Tabla 10-28.

11. Calcular la ebullicin y cotejar con lo necesaria valor del balance de proceso. 12. Calcula ebullicin y cotejar con el equilibrio necesario para mantener el equilibrio del proceso. 13. Repita los clculos, el ajuste de flujo como sea necesario, hasta el XE (fraccin de peso supuesto de vapor en el intercambiador de calor salida) produce la tasa borbolleo adecuada.B. Transferencia de Calor: Mtodo Simplificado Fair recomienda este mtodo en lugar de su paso a paso mtodo dado en el artculo, porque evita incrementos de clculos, pero es lo suficientemente confiable para la mayora de los casos de diseo. Ver Tabla 10-29.1. Se utiliza la tasa de circulacin establecida con anterioridad, pero las dimensiones del intercambiador se deben comprobar para el calor transferir. Obtener valores medios globales adicionales: a) Coeficiente de transferencia de calor para lquidos, hL (ecuacin siguiente). b) Coeficiente de transferencia de calor para la mezcla de dos fases, hTP en x= 0.4xE (Figura 10-117). c) Factores de correccin de los coeficientes de ebullicin: en x= 0.4 xE y E en x= xEd) Coeficiente de ebullicin nucleada, hb de la tabla 10-30 u otra fuente. (una estimacin de la temperatura de la pelcula donde es requerida una cada).2. Calcular el coeficiente de transferencia de calor del lado de proceso, hp, Ecuaciones de 10-185 y 10-186). 3. Calcular el calor total transferido al fluido de proceso cotejar con el valor requerido.

Diseo de ComentariosEstos comentarios se dirigen a los inexpertos diseadores, y, en general, amplificar el material previamente presentado. El caldern de termosifn tiene inestabilidades inherentes, la vlvula u otra restriccin de flujo en la tubera de entrada de ayuda superar estas inestabilidades. Por una vez-a travs de hervidores de circulacin natural, el lquido altura de copia de seguridad se calcula a partir del balance de la presin ecuacin. Diseo ptimo econmico suele implicar alta circulacin las tasas, aunque no lo suficientemente alta para dar "niebla" fluir. La gran fraccin de la longitud del tubo utilizado para calentamiento sensible en calderines de vaco deja diferencia poca densidad para la circulacin trmica. Para columnas de destilacin de vapor, es deseable burbujeo el vapor de agua de manera uniforme a todos los tubos de vapor de fondo. En el diseo del intercambiador de calor, ebullicin de la pelcula debe ser evitado

Para la calefaccin, Fair sugiere la ecuacin Dittus-Boelter:

Ver smbolos previamente listados.El coeficiente de transferencia de calor de flujos d dos fases se determina a partir de:

Para clculos de acceso directo:

E es evaluada en condiciones de salida. es evaluada en 40% de la vaporizacin de salida.

Procesar la ebullicin coeficiente de transferencia de calor lado:

Evaluar hb en el interior de la media T y htp a 40% de la salida la vaporizacin. El valor del 40% se basa en la integracin de la htp / hL ecuacin dada anteriormente. Los subndices:

tp= dos fases v =vaporizacin b= ebullicin p= lado del proceso (ebullicin) coeficiente t= tubo, tubo lateral =correccin promedio = barra sobre el smbolo= valor medio

Fair destaca algunos puntos tiles: La instalacin de una vlvula en la lnea de circulacin de lquido como se muestra en la ilustracin puede ayudar en la superacin de la inestabilidad y las variaciones en la potencia del hervidor. En la disposicin fsica, asegrese de que el nivel de equilibrio de la presin, ms una asignacin para la espuma, establece una altura que est por debajo de la bandeja inferior de la columna para evitar las inundaciones de la columna. El flujo de tipo "Niebla" por lo general no se produce en un contexto econmico disean, a pesar de que las tasas de recirculacin pueden estar alta. En el servicio de vaco, la gran fraccin de la longitud del tubo utilizado para el calentamiento sensible diferencia deja poca densidad para la circulacin trmica. Para columnas de destilacin de vapor, es deseable burbujeo el vapor de agua de manera uniforme en todos los tubos de vapor de fondo. Pelcula de ebullicin debe ser evitado.

Ejemplo 10-19. C3 divisor Reboiler

Un intercambiador de calor de termosifn es que ser diseado para un fraccionador que separa el propano como producto de colas. Las condiciones por debajo de la bandeja del fondo son 401 psia y 164 F total de 17.600 de vapor lb / h se va a producir. Los datos fsicos de propano:

L =24.80 lb/ft3g = 4.40 lb/ft ft3L = 0.157 lb/(ft) (hr) or 0.065 cpg = 0.036 lb/(ft.) (hr) or 0.015 cp(t/p)s = 0.24F/psicL= 0.85 Btu/(lb) (F)kL= 0.068 Btu/(hr) (ft)(F) = 96.9 Btu/lb = 1.24 (10-4) lb/ft = 0.49

Diseo Preliminar La ebullicin es estar dentro de 3/4 pulg. 16 tubos de acero BWG, 8 pies de largo. De condensacin de vapor a 25 psig est disponible para la calefaccin. Un general se espera un coeficiente U= 300 BTU/ (h) (ft2) ( F). Para el destino determinado y una fuerza motriz total de 20 F, la superficie interior requerida es de 285 m2, lo que equivale a 96 tubos.

Circulacin de Cambio La lnea de entrada consta de 50 pies equivalentes a 4 in de una estndar tubera. La lnea de salida se compone de 50 pies equivalentes a 6 in estndar de tubera. No hay restriccin de flujo especial es en la lnea de entrada preliminar los clculos indican que esencialmente la totalidad superficie est en la zona de vaporizacin. Para facilitar el trabajo de ensayo y error, la siguiente constante trminos se calculan:

Para la primera prueba, se asumir el 39% de vaporizacin por pasada. En las figuras 10-114 y 10-116 y para 0.49,

La velocidad de circulacin se calcula como se muestra en la Ecuacin 10 - 181:Ahora, (WT) (XE)=12,7 (0,39)= 4,95 libras / seg vaporizado, que es muy cercana a la tasa de vaporizacin requerido de 17.600 libras / h (4,89 libras / seg). Ningn otro ajuste es requerida en este punto.

Velocidad de Transferencia de Calor: mtodo por pasos Sobre la base de la tasa de circulacin calculado de 12,7 libras / seg, clculos se llevan a cabo paso a paso para incrementos de 5% vaporizacin ( X=0.05). Un balance de calor se toma sobre cada valor mnimo basado en el coeficiente de pelcula combinada para ese incrementar. Los clculos se resumen en la Tabla 10-31 y presentan grficamente en la Figura 10-120. Varias observaciones se pueden hacer:1. Los patrones de flujo son "burbuja" y "babosa". 2. La vaporizacin requerida se alcanza en el tubo de 8 pies longitud. 3. El balance de la presin est apagado por unos 21 lbf/ft2. En el diseo, esto puede ser corregido por un ligero ajuste en lquido nivel o mediante la adicin de la cada de presin en la tubera de entrada (por ejemplo, una vlvula). Aqu se supone que ningn ensayo adicional se necesita clculos.

Los resultados de los clculos se:1. Total del derecho? 17.600 (96,9)= 1,705,000 BTU / hr. 2. Coeficiente dentro de media, basado en el diseo tw- tb= 5.0 C = 1200 BTU / (h) (ft2) ( F). 3. Sobre la base de un coeficiente de pelcula de vapor de 1500, la limpieza coeficiente global es 658 BTU/ (h) (ft2) ( F) en un interior base. 4. Incluyendo un factor dentro de la incrustacin de 0.0010 (h) (ft2) ( F) / BTU y un factor de ensuciamiento fuera de 0.0005 (h) (ft2) ( F) / BTU, el servicio coeficiente global es 331 BTU/ (h) (ft2) ( F). 5. La diferencia total de temperatura es de 10-18 C, segn el ensuciamiento. Operacin de vaco en el lado de vapor es indicado.

Velocidad de Transferencia de Calor -Mtodo simplificado Para Wt 12.7 circulacin lb / seg, los siguientes valores son obtenido:

hL =162 BTU/(hr) (ft2)(F)htp/ hL =2.4 (en x= 0.4, xE = 0.16)htp= 386 BTU/(hr) (ft2)(F) = 1.0 Figure 10-118E = 0.5 GT =27.8 lb/(sec) (ft2) =0.75

Hb= 900 BTU/(hr) (ft2)(F) en tw - ts =5.0F y con datos de referencia de fair 9.

Ver figura 10-110, para las designaciones:

Para la superficie interior de 285 m2, la vaporizacin es:

El valor de el proceso del lado del coeficiente, hp = 1061 BTU / hr (ft2) ( F) es menor que el valor calculado en un paso a paso la moda. Un valor ligeramente mayor de t corregira esto.Ejemplo 10-20. Reboiler Columna Ciclohexano Un intercambiador de calor de termosifn es que ser diseado para un fraccionador que separa ciclohexano como el producto de cola. Las condiciones por debajo de la bandeja del fondo son 16.5 psia y 182 F, la total de 13.700 de vapor lb / h se va a producir. Los datos fsicos de ciclohexano:

L= 45.0 lb/ft3g= 0.200 lb/ft 3 L =0.0208 lb/(ft) (hr) o 0.0086 cp g = 0.97 lb/(ft) (hr) o 0.40 cp(t/p)s = 3.6 F/psicL = 0.45 Btu/(lb) (F)kL = 0.086 Btu/(hr) (ft)(F) = 154 BTU/lb = 1.24 (10-3) lb/ft =0.098

Diseo Preliminar La ebullicin es estar dentro de 1 pulg. 12 tubos de acero BWG, 8 pies de largo. De condensacin de vapor a 50 psig est disponible para la calefaccin. Un general se espera coeficiente U= 300 BTU / (h) (ft2) ( F). Para el destino determinado y una fuerza motriz total de 45 F, la superficie interior requerida es de 157 m2. Esto es equivalente a 96 tubos.Velocidad de CirculacinLa lnea de entrada consta de 100 pies equivalentes de 6 in estndar tubera. La lnea de salida se compone de 50 pies equivalentes de 10 in tubera estndar. No hay restriccin de flujo especial es en la lnea de entrada. Para la primera prueba, asumir el 15% de vaporizacin por pasada. Este da una velocidad de circulacin de 91.300 libras / hr 25,4 lb / seg para esta tasa, se aplica lo siguiente:Se supondr que se mantiene el nivel de lquido incluso con la placa tubular superior. El descuido de la lnea de entrada de la friccin, la sensata longitud de la zona de calentamiento puede estimarse a partir de la ecuacin 10-176:

(Asumiendo tw tL = 20F)De la ecuacin 10-187 A:

hl = es de la ecuacin 10-187. Entonces, segn la ecuacin 10-170:

Por lo tanto, la longitud de la zona sensata 0.41 (8.0) 3.3 ft. En las figuras 10-114 y 10-116 y de = 0.098, la se obtienen los valores siguientes:

La velocidad de circulacin es calculada:

Este valor es razonablemente de acuerdo con el supuesto valor de 25,4 libras / seg.Velocidad de Transferencia de Calor -Mtodo simplificadoPara este clculo, se obtienen los siguientes:

hL = 160 BTU/(hr) (ft2)(F)htp/hL = 3.2 (en x = 0.4 xE = 0.060)htp = 510 BTU/(hr) (ft2)(F)= 0.2 Figura 10-118E= 0 GT= 66.0 lb/sec ft2prom = 0.1hb= 200 BTU/(hr) (ft2)(F) en tw - ts = 30Fhv = 0.10 (200) + 510 = 530 BTU/(hr) (ft2)(F), de la ecuacin 10-186

De la ecuacin 10-185Para condiciones de limpieza, la pared del tubo combinado y steamside la resistencia se calcula como 0.00090, corregido para el interior dimensiones. Por lo tanto, el U calculado es

Esto est cerca del valor supuesto de U. Lo hace, sin embargo, considerando la incrustacin en el servicio. Diseos adicionales de prueba pueden ser utilizados, o la diferencia de temperatura se puede ajustar hacia arriba.Pasos del Mtodo de KernEn aplicaciones de vaco, utilice este mtodo con precaucin y compararlo con otros mtodos. 3. Determinar las necesidades de calor o deber para cualquier calor sensible, as como el calor latente. 4. Supongamos que un tamao de la unidad, nmero y tamao de los tubos, y el rea. 5. Evaluar la transferencia de calor sensible en el interior de tubos que anteriormente esbozado para la transferencia en el tubo. Determinar el rea requerida. 6. Evaluar LMTD para isotrmica de ebullicin. 7. Prueba 1: Estimar rea, A, para obtener la mxima condicin de flujo, limitando Q / A 12.000 BTU/hr-ft2 superficie de orgnicos materiales. La experiencia ha demostrado que un valor de 6000 - 8000 es un buen valor de partida de Q / A para los orgnicos.

8. Vuelva a estimar el tamao de la unidad asumido en el paso 2, haciendo que el rea del valor de la Etapa 5. Evaluar un coeficiente global de funcionamiento:

Asumir una relacin de recirculacin de 4:1. 9. Determinar el balance de materiales alrededor de la unidad.

Peso total de lquido recirculado = (4) (tasa de vapor deseada, V) Vapor = Tasa de vapor deseado, V Liquido = 4 (tasa de vapor deseada, V) Total = 5 (tasa de vapor deseada, V)= W

10. Equilibrio de carga a travs del caldern.La presin esttica de la caldera de la pierna

Donde:L= longitud del tubo intercambiador de calor, ft vo = volumen especfico de lquido a la salida del rehervidor, ft3/lb vi= volumen especfico de fluido en la entrada al intercambiador de calor, ft3/lb log = base 10 log La resistencia de friccin al flujo dentro de los tubos, caudal en tubos (por tubo):

Donde:W= caudal total, lb / hr en tubos Nt = nmero total de tubos ai = rea de flujo en seccin transversal por tubo, in2 Di= dimetro interno tubo, pies Re= DG / , Por tubo G= fluir en tubos, lb / hr (seccin ft2) con evaluado a la temperatura de ebullicin para el lquido.

Leer factor de friccin, f, de la figura 10-137. Calcular la gravedad especfica media en el tubo como promedio de entrada de una mezcla vapor-lquido-lquido y la salida.

Cada de presin =

11. Resistencia total al flujo:= (presin esttica del caldern pierna) + (cada de presin a travs de tubos)+ (resistencia a la friccin de la tubera de entrada)+ (de friccin la resistencia de la tubera de salida) (prdida de expansin) (10-192) 12. Fuerza de conduccin

Donde

x2= altura del nivel del lquido en la columna de arriba caldernLmina de tubo inferior, ftL= densidad del lquido, lb/ft3

13. Si la fuerza motriz, el paso 12, no igual o ligeramente superar la suma de las resistencias en el paso 11, la unidad de debe ser reequilibrado.

14. Despus de un equilibrio cada de presin se ha obtenido a +- 0.1- 0.2 psi, calcular el coeficiente de transferencia de calor como de la siguiente manera. Forro del costado: Procedimiento habitual para la condensacin de vapor de agua o para la otra calefaccin, medio. Lado del tubo: Determinar el coeficiente de transferencia de calor de Figura 10-46 (utilizando la curva del lado del tubo) en el nmero de Reynold calculado para la evaluacin de la cada de presin.

15. Calcular el coeficiente global de transferencia de calor por:

UD = Calculado a partir de la unidad asumido (corregido por presin final equilibrar) del Paso 7.Resistencia de ensuciamiento y tubo metlico de pared requerido para funcionamiento equilibrado del caldern.

Si la resistencia parece demasiado bajo para el servicio, entonces el unidad debe ser rediseado para obtener el sucio superior coeficiente, UD.Otras formas de diseo La presentacin de todas las variaciones aqu es slo no es posible; Los diseadores deben consultar Hughmark, Palen y Taborek, Palen y Small, Frank y Prickett, y Hajek.Otras referencias tiles sobre hervidores son 185, 186, 188, 190, 192, 194, 195, 196, 197, y 201.Ejemplo 10-21. Vertical termosifn Reboiler, Mtodo de Kern.El diseo de una columna de destilacin requiere un rehervidor que funciona a 2,23 psia (espacio de vapor por encima de lquido inferior). El deber de calor es 1.528.600 Btu / hr. Las propiedades de la mezcla de acrilonitrilo se han calculado en:

Calor latente de vaporizacin= 285 BTU/lbPeso molecular promedio= 63.4Densidad del vapor= 0.0230 Lb/ft3Densidad del liquido = 54.5 lb/ft3Conductividad trmica del liquido = 0.084 BTU/hr-ft-FPromedio Cp = 1.3389 CP X (2.42)= 3.24 lb/ft-hr

Diseo: Seleccione un evaporador termosifn como el preferido de operacin, si el diseo es aceptable.Supongamos:

Flujo, Q / A= 7200 Btu / hr (ft2)U = 120 Btu / hr (ft2) ( F)Max. t = 60 F(Temperatura del vapor. Ser 113 F 60? 173 F. Se trata de vapor de vaco, 6.417 psia).

Superficie aproximada:

Seleccionar: placa de tubos fija de unidad vertical 1 1/4 pulg. Tubos X 12 BWG acero para baja cada de presin, ms fcil limpieza a 1 1/2 pulg. paso triangular, 4 pies de largo. Supongamos placas tubulares, cada 1 1/2 pulgada de grosor, longitud del tubo y luego utilizable = 3.75 pies.

Estimacin del tamao de la coraza:

23-en. I.D. coraza contiene 187 tubos; eliminar al menos 3 para interno deflector de choque. rea disponible = (187-3) (3.75) (0.3272)= 226 ft2 Relacin de recirculacin: asumir 20:1 Requerido vapores caldern= 1528600/285= 5.370 lb/ hr Lquido que se recircula= 20 (5370)= 107.400 lb / hr Flujo lquido total a la entrada del evaporador= 107 400 +5370 =112 770 lb / hr El volumen especfico de lquido dentro evaporador= 1/54.5 = 0.01835 ft3/lb Volumen especfico del vapor slo en la salida = 1/0.023 = 43.5 ft3/lb Volumen total de la mezcla fuera evaporador

107400 (0.01835)= 1980 ft3/hr 5 370 (43.5)= 233500 ft3/hrVolumen total = 235480 ft3/hr

El volumen especfico de la mezcla fuera evaporado r= 235480/112770 = 2.09 ft3/lb Asumir el fluido en la destilacin la columna a nivel de placa de tubos evaporador. La presin esttica del evaporador pierna:

La resistencia de friccin al flujo dentro de los tubos: velocidad de flujo en tubos

Para el primer intento, descuidar la friccin de tuberas de entrada y salida de evaporador. Esto debe ser diseado con un mnimo de presin soltar. Resistencia total a fluir= 0.0633 + 0.0134 = 0.0767 psi

Esto no es un control satisfactorio. Debido a que las resistencias son ahora considerablemente menor que el fuerza motriz disponible, la nueva estimacin para la recirculacin relacin debe ser considerablemente mayor que 20:1. Prueba final: 24-in. O.D. cscara, 6-in. de entrada y 10 in. outlet boquillas. Despus de varios intentos para obtener un equilibrio, intente una recirculacin proporcin de 73:1 y un intercambiador con 178, 12 BWG, de 8 pies de largo tubos.

Lquido se distribuye= 73 (5370)= 392 000 lb / hr El flujo de lquido en la entrada del evaporador = 392 000+ 5370= 397 370 lb / hr Volumen total de la mezcla fuera evaporador: (392,000) (0,01835)= 7200 (5370) (43.5) = 233500 Total = 240700 ft3/hr El volumen especfico de la mezcla = 240 700/397 370 = 0.606 ft3/lb

Balance de presin: La presin esttica del evaporador pierna

Friccin dentro de los tubos:Velocidad de fluido dentro de los tubos

Mtodo simplificado Hajek -Vertical termosifn ReboilerAunque existen diversas correlaciones dentro de termosifn, datos de vapor de fondo, cada uno parece tener una limitacin. El mtodo de Hajek recomendado aqu ha mostrado una excelente correlacin por encima y por debajo de la presin atmosfrica.Los datos presentados son buenos para la circulacin vertical natural termosifn calderines con 1 -in. 14 BWG Almirantazgo tubos de 4-10 pies de longitud.Flujo mximo para los tubos ms cortos es mayor. Para 4 , 6 , y 8 ft de tubos , aadir el 17 % , 9 % , y 4 % , respectivamente . No ajuste valores de flujo intermedios por debajo del flujo mximo. La columna de nivel del lquido debe estar en la placa tubular superior.Diseo para no ms de 90 % del mximo calculado fundente al utilizar mejores codos de salida de dimetro completo de la coraza. Cundo usando boquillas de vapor salida lateral tipo top -t , use el 76 % y 60 % del flujo mximo calculado para orgnicos e inorgnicos, respectivamente .Boquillas de entrada deben ser de un tamao de 2,5 GPM de lquido por tubo con la presin de la lnea de entrada de la gota que no exceda de 1.5 psi por 100 ft equivalentes de tubera de entrada paraGPM totales. Boquillas pueden, en todos los casos, entrar en el lado de la parte inferior del canal.Gua general para Diseo Vertical de termosifn en IntercambiadoresLos mejores diseos prevn la vaporizacin porcentaje por pasada para haber sido completado por el tiempo de la mezcla de fluidos alcanza el extremo superior del tubo y la mezcla se deja para entrar en la cmara inferior de la columna de destilacin. Con el de fin de ayudar en el cumplimiento de esta, la elevacin inicial del caldern se debe establecer para tener la placa de tubos superior al mismo nivel como el lquido en la seccin de fondo de la columna. Un control de nivel de lquido capacidad de ajuste para subir o bajar de este nivel los fondos debe existir para optimizar la recirculacin. A veces, el nivel de en la parte inferior de la columna puede tener que ser un 25-30% del rehervidor en longitud del tubo encima de la elevacin de la placa de tubos. Las velocidades de lquido que entra en los tubos deben estar en el rango: 1-4,5 m / s cuando se opera en la presin atmosfrica y por encima.0,4 a 1,0 m / s cuando se opera en un vaco.

Ejemplo 10-22. Mtodo-Vertical de HajektermosifnReboiler

Ver la figura 10-125. Una luz fraccionador pelar los extremos de agua est diseado para funcionar a 80% de la inundacin de la bandeja. La carga de calor es 4,000,000 BTU /hra. Disear el caldern de la capacidad plena torre o 5,000,000 BTU / hr. Se requiere una presin de base de 50 PSIg a condensar el vapor de cabeza con agua de refrigeracin. Cada de presin de agua de la vlvula de control puede bajar a 200 PSIg. Utilice tubos Almirantazgo largas de 6 pies, 1 pulgada de dimetro exterior por 14 BWG en 1 1/4 pulg., paso triangular. Resistencias dentro y fuera de ensuciamiento son 0.001 y 0.0005, respectivamente.

Los datos fsicos requeridos L= Longitud de tubo de 6 pies L= 57.4 lb/ft3, la densidad del lquido lv= 911.8 Btu / lb, el calor de vaporizacin basa en vapor a bandeja inferior P= 64.7 psia, la presin del espacio de vapor base de la torrePc= 3206 psia, presin crtica

Determinar Coeficiente global a mximo Flujo

De la figura 10-121

Determinar el T global a mximo FlujoDe la Figura 10-122

Flujo mximoUT = (2 326)(44.8)= 104,000 BTU/hr-ft2Flujo mximo es el mismo para un tubo limpio o sucio (ver la Figura 10-123) con T aumenta a medida que disminuye la U debido a ensuciamiento. Flujo en los niveles de operacin por debajo del mximo T U representa frente T en log-log da una lnea recta. Consultar en la figura 10-123. Determine T U a, digamos, 10 F limpio T conseguir otro punto distinto que en 44.8 F. De la figura 10-124

Incrustacin mxima de flujo en T

Incrustaciones de T para mantener el flujo de 10 F limpio a T

rea de superficie requerida

Dimetro de la boquilla de vapor

Entrada de lquido Boquilla Dimetro

Notas de diseoCuando las presiones de vapor en el pecho son cerca de la atmosfrica, condensado puede elevarse en la cscara y reducir drsticamente disponibles superficie-si la trampa es demasiado pequeo para volcar vapor en el sistema de retorno de condensado o si la presin de retorno de condensado es mayor que la presin en el pecho necesaria calculada. En estos casos, la presin del vapor tendr que aumentar en el pecho para superar este error, si la presin de vapor est disponible, si no, el caldern no entregar el diseo de flujo.La eliminacin apropiada de condensado es importante.En la regin de bajo T (menos de aproximadamente 10), el flujo de calor es cerca de 10 veces ms grande para el agua bajo conveccin forzada (agitacin) como para la circulacin natural. Esto no se sostiene en los ms altos valores t. El crtico T es prcticamente afectada por la agitacin o el aumento de la velocidad en el valor al natural, conveccin. En general, el flujo de calor es menor para un dado T a presiones ms bajas. Del mismo modo, el pico Q / A es menor.Tuberas ReboilerEl diseo mecnico del termosifn tuberas caldern deben ser cuidadosamente examinados para (a) Sistema de las presiones y (b) relacin de elevacin entre el nivel del lquido en la destilacin columna y el intercambiador de calor vertical u horizontal.Pelcula de ebullicin Normalmente, el diseador no trata de establecer ebullicin laminar condiciones para los vaporizadores o hervidores. Sin embargo, para los sistemas establecidos por otras condiciones de procesamiento que controlan, estos condiciones de pelcula pueden ser impuestas. En tales casos, deberan ser reconocido y se tratar en consonancia. Los principios de diseo de los equipos son los mismos que otros equipos, y slo el valor real del coeficiente afectada necesita una atencin especial.Tubos verticales, Fuera de ebullicin, SubmergedCondiciones: Por encima de la diferencia de temperatura crtica para la ebullicin nucleada Tamaos de tubo: 3/8 pulgadas de 1/2 plg. O.D. (datos de correlacin) Nmero de Reynolds: 800-5,000 Gama de error: 14% (mximo valor individual en datos de correlacin es del 36%)

Dondew= caudal mximo de vapor por tubo, lb / hrDo = dimetro tubo O.D. tubo, pies = viscosidad de vapor, lb / (ft) (hr) ka= conductividad trmica del vapor, Btu / h (m) ( C) v = densidad del vapor, lb/ft3 L= densidad del lquido, lb/ft3 g= 4.17x108, ft/hr2 ha = promedio de coeficiente de transferencia de calor durante todo el tubo, Btu / hr (ft2) (F)

Tubos horizontales: Hervir el exterior, SubmergedCondiciones: Presin de 500 psi, temperatura de saturacin lquido a 700 F Tubos:0. 025-0.75-in. O.D. (datos de correlacin) Lquidos: hidrocarburos, alcoholes, benceno clorado compuestos de nitrgeno, de baja temperatura, y oxgeno.

Donde d= O.D. tubo, pulga = constante, (cm) / (m) 1/4 ka = conductividad trmica de vapor a media aritmtica la temperatura media, Btu / hr ( F) (ft) v= densidad del vapor en su aritmtica temperatura media, lb/ft3 L= densidad de lquido saturado, lb/ft3 = diferencia de entalpa entre el vapor en su temperatura aritmtica y lquido saturado, Btu / libra = viscosidad de vapor a temperatura media, lb / h (pies) tb= diferencia de temperatura entre la superficie de transferencia de calor y lquido en ebullicin, F ha= coeficiente de pelcula promedio Btu / hr (ft2) ( F) hfg= calor latente de vaporizacin, Btu / libra cp= calor especfico a presin constante de vapor a aritmtica de la temperatura media, Btu / lb ( F)

Pelcula Horizontal o Cascada Drip-Coolers-AtmosfricaEl refrigerador de la pelcula, fabricado a partir de tubera longitudes, es popular y relativamente barato para un enfriamiento y condensacin aplicaciones.El principio de funcionamiento tambin se utiliza en las secciones de hierro fundido. La misma construccin de la unidad es a veces sumergidos en tanques de fro o colocado en cuencas de las torres de refrigeracin. Enfriadores de pelcula de grafito impregnado conse utilizan en la refrigeracin de cido clorhdrico.

Diseo de procedimientos

1. Determinar el deber de calor, Btu / hr. 2. Asumir la temperatura del agua de salida de unos 10-15 F (mximo) mayor que el agua de entrada, si es posible. 3. Calcular agua requerida con la temperatura seleccionada subir. Esta tasa debe estar entre 2-10 GPM por pies de plan de longitud de la bobina. Los valores mayores que 10 GPM causa overfloodingde tubos y un desperdicio de agua. 4. Determinar LMTD si los flujos son contracorriente y aplicar el factor de correccin de Bowman8 et al., establecido para este tipo de flujo no mezclado "de lado shell" (Figura 10-129).5. Asumir una unidad para el servicio o asumir un tamao de tubera y longitud y determinar el nmero de longitudes requeridas. 6. Determinar coeficiente de pelcula fuera de aspersin o por goteo de enfriamiento usando la ecuacin de McAdams81 tal como se presenta por Kern.

Dondeho= coeficiente de pelcula exterior? 25%, Btu / hr (ft2) ( F) Gd=W/2L, lb / hr (ft) W= lb refrigeracin por agua / hr que fluye sobre la longitud del tubo L= La longitud de cada tubo en el banco, pies Do= O.D. de tubera, ft Para la mayora de los propsitos, un valor estimado de ho= 500- 550 es conservadora.

7. Determinar el coeficiente de pelcula interior.8. Asumir factores de ensuciamiento9. Determinar coeficiente de U en general en la forma habitual.

10. rea requerida el resultado:

11. Desde un diseo equilibrado, determinar la cada de presin para toda la longitud de la tubera de la serie en el banco, incluyendo accesorios.Utilice la grfica con derechos de autor en la Referencia 36, el fluido fluir principios, o la figura 10-130 para las secciones de hierro fundido. Si la cada de presin es demasiado alta, vuelva a seleccionar y volver a disear la unidad, haciendo unidades paralelas para reducir el caudal (y coeficiente hio), o seleccione una tubera ms grande, reduccin de la masa tasa de G, y por lo tanto hio. Vuelva a calcular la cada de presin.Enfriadores de grafito impregnado, Figura 10-131 y Tabla 10-38, se utilizan en los cidos y otros lquidos corrosivos. La seleccin de grficos de las figuras 10-132, 10-133, 10-134 y se pueden utilizar para determinar los coeficientes de transferencia previstos y el total externa superficie de enfriamiento para un estilo tpico de la unidad. Aunque estos tablas son especficas para espesores de pared del fabricante y la conductividad trmica del material, que son, sin embargo conveniente y aceptable en general. Selecciones exactas deben obtenerse de los fabricantes, dndoles el flujo las necesidades de datos y rendimiento. Las cadas de presin pueden ser estimadas a partir de las figuras 10-135 y 10-136.

Cada de presin para Intercambiadores de tubo lisoA. Lado del Tubo La prdida de presin a travs del interior de los tubos durante el calentamiento o refrigeracin en los intercambiadores de calor se da para lquidos y los gases.

El factor de friccin, f, ft2 / pulg 2, se debe obtener de la figura 10-138. Debido a que no es un factor dimensional, el pt relaciones toman esto en cuenta.

Para flujo laminar, Re < 2100:

y esto se puede utilizar en la Ecuacin 10-214. El flujo turbulento Re> 2100:

La cada de presin a travs del retorno termina de intercambiadores de el lquido se da como cuatro cabezas de velocidad por pass70 tubo

Esta dada por la figura 10-139Donde pr= volver prdida de presin final, incluyendo la entrada prdidas, psi n= No. de tubos pasa por el intercambiador g = aceleracin de la gravedad, 32,2 pies / (seg) 2 s= peso especfico del fluido (vapor o lquido) que se refiere al agua v= la velocidad del tubo, m / sG = velocidad de masa para el flujo lateral del tubo, libras / (seg) (ft2 seccin transversal del tubo)

Cada total de presin de lado de tubos

Cada de Presin de Condensacin Lado del TuboKern recomienda la siguiente relacin conservadora:

B. Shell SideLas prdidas de presin a travs del lado de la carcasa de los intercambiadores son sujeto a mucha ms incertidumbre en la evaluacin que para lado de los tubos. En muchos casos, deben ser considerados como aproximaciones o rdenes de magnitud. Esto es especialmente cierto para las unidades operativas en vaco inferior a 7 psia. Muy poco se ha publicado datos para probar la arriba-atmosfrica correlaciones de presin a presiones inferiores a la atmosfrica.

Depsitos sin deflectores Para intercambiadores de cortos sin deflectores-lado de envuelta, la presin gota es generalmente insignificante. Los derechos de emisin deben ser hechas para entradas y salidas de la boquilla, si el nivel de presin del sistema garantiza que este detalle. Kern recomienda que el flujo se considera similar a un anillo de una doble tubera y tratados en consecuencia. Equivalente dimetro-lado de la carcasa de la cada de presin, De:

DondeDe= dimetro equivalente a una cada de presin de paquete en coraza, ft Ds = coraza I.D., pulgN = nmero de tubos Do= O.D. tubo, pulg

El factor de friccin, fs, se determin a travs de la figura 10-140 la cada de presin del lado de la coraza con De, utilizado en la determinacin de Re. Para paquetes con tubos desnudos (tubos lisos), fs? f/1.2 (ver Figura 10-140), calcular la cada de presin:

dondeNc= 1 para la coraza de una sola pasada, sin deflectores s= (/ W) 0.14 ps= cada de presin lateral sin deflectores en coraza, psi

Segmentaria deflectores en Coraza La figura 10-140 se utiliza para la determinacin del factor de friccin (dimensiones) para deflectores de tipo segmentario. La prdida a travs de la haz de tubos ya travs de la "ventana" deflector est representado en el factor, F combinado, que es para ser utilizado con la ecuacin para cada presin.

dondefs= factor de friccin de la figura 10-140, de llanura desnuda tubos, fs= f/1.2 (de la Figura 10 a 140), lado de la carcasa Gs= velocidad de masa, lb / hr (ft2 de rea de flujo) De= dimetro equivalente de tubos, pies Ver Figura 10-54 o Tabla 10-21. Ds= I.D. de cscara, ft Nc= nmero de deflectores (Nc + 1)= nmero de veces que las cruces de fluidos agrupan desde la entrada hasta salida G= 4.17X 108S= gravedad especfica de gas o lquido que se hace referencia al agua s= (/ W) 0.14, el subndice w se refiere a la pared condicin = viscosidad, lb / h (m)? (centipoises) (2,42)

Para los valores de gravedad especfica de condensacin de gases y vapores utilizan la densidad media en las condiciones de entrada y salida hace referencia al agua a 62,4 kg/m3.Suplente: segmentaria Pantallas con cada de presin

a. El deflector ventana Cada de Presin , Pb, psi Esta cada es generalmente muy pequeo a menos que la corte deflector tiene ha limitado a un valor bajo.

Para paso triangular:

Para cuadrado o el tono en lnea

dondecb= constante ff= factor de friccin sin dimensiones para el flujo cruzado lado de la corazaGC= flujo de masa, lb / (hr) (ft2 de seccin como mnimo rea libre de flujo cruzado) Gmax= flujo de masa, lb / seg (ft2 de seccin como mnimo rea libre de flujo cruzado) = densidad del fluido, lb/ft3 g = aceleracin constante 32,2 pies / (seg) 2 / /W= relacin de viscosidad de fluido a temperatura mayor a la que en temperatura de la pared f = viscosidad absoluta, lb / seg (pies), t = (centipoises) (0.000672) nc= nmero mnimo de filas de tubos de fluido en cruces que fluye desde una ventana deflector a uno adyacente. Nc= nmero de deflectores pc= haz de cada de presin de flujo transversal, psIntercambiadores de tubo con aletasLos procedimientos para el diseo de los intercambiadores usando el tubos con aletas son generalmente especficos de los tipos de aletas en virtud consideracin. El 16 y 19 aletas por en. tubos de aletas bajas son especialmente adaptable a la coraza convencional y intercambiador de tubo y son el tipo de tubos en cuenta aqu.Estos tubos bajos de aleta pueden instalarse y manejarse de la misma manera que los tubos lisos. Las aletas de mayor dimetro (5 o ms por pulgada) se utilizan por lo general en los servicios con muy baja fuera coeficientes de transferencia de calor y requieren un diseo de la unidad de alojar la instalacin del tubo. Otros diseos de aletas (nmero de aletas / pulg.) Estn disponibles de la mayora de los fabricantes, y con el fin de utilizarlos en calor diseos transferir datos especficos debe estar disponible desde el fabricante. Uno de los libros pendientes por Kern y Kraus que cubre todo el tema de la transferencia de calor superficial extendido incluye teora detallada y derivaciones de las relaciones ms problemas prcticos aplicados para el calor de aletas y compacto intercambiadores.Tubos con aletas bajas, 16 y 19 aletas / pulg. Este tubo tiene una proporcin de exterior a la superficie interior de aproximadamente 3.5 y es til en los intercambiadores cuando el coeficiente de fuera es ms pobre que el coeficiente del tubo interior. La aleta factor de eficiencia, que se determina por la forma y el tamao de la aleta, es importante acerca de intercambiador de final. Del mismo modo, el efecto del tubo interior de un factor de obstruccin es importante evaluar cuidadosamente. Econmicamente, el coeficiente de fuera debe ser alrededor de 1/5 o menos que el coeficiente en el interior para hacer que el unidad de aletas es atractivo; Sin embargo, este punto de equilibrio vara en funcin del mercado y caractersticas diseadas-in del intercambiador. Las aplicaciones de proceso se limitan principalmente a la baja de aleta tubos, aunque los tubos de alto aletas encajan muchos gas de proceso diseos que requieren detalles mecnicos especiales. Estos lmites de prueba la presentacin al diseo de bajo aletas.Con aletas de transferencia de calor Rohsenow y Hartnett166 recomiendan el Briggs y Young conveccin pelcula coeficiente relacin para el exterior tubos con aletas.

donde

hfo = significara la transferencia de calor con aletas superficie exterior (generalmentegas) coeficiente , Btu / (h ) ( F) (ft2 externa)Dr=dimetro del fondo del tubo (externo) , piesdn =dimetro del fondo del tubo , externa , pulgk = conductividad trmica del gas, Btu / (h ) (ft2 ) ( F / ft )Gmax = velocidad de masa de gas en seccin mnima , a travs deuna fila o tubos normales a fluir, lb / (h ) (ft2 )Gm = velocidad de masa en seccin mnima a travs de unfila de tubos normales a fluir, lb / (h ) (ft2 )GC = aceleracin de la gravedad , 4,18 ? 108 ft / (h ) ( h)n = nmero de filas en la direccin de flujo

= viscosidad del gas / vapor a temperatura mayor , libras / (h ) ( ft )cp = calor especfico , Btu / ( lb ) ( F)s = distancia entre aletas adyacentes , inl = altura de la aleta ,pulgt = espesor de la aleta ,pulgPt = pitch transversal entre tubos adyacentes en una misma fila ,pulgPl = paso longitudinal entre tubos adyacentes en diferentes filas medidos en diagonal ,pulg P = cada de presin esttica, lb/ft2= ? densidad del gas, lb/ft3f = factor de friccin significa , este es el "pequeo" o abanicando factor de friccin .

Cada de presin en tubos con aletas:

Las ecuaciones proporcionan estimaciones razonables por Rohsenow, que sugiere que se utilice con precaucin, slo cuando el rendimiento en el sistema no est disponible. Ganapathy204 ofertas ecuaciones simplificadas y nomogramas para resolver estas relaciones.