INTERCAMBIADORES DE DOBLE TUBO
VENTAJAS DE LOS INTERCAMBIADORES DOBLE TUBO Simplicidad de construcción Facilidad de Mantenimiento Flujo verdadero ...
VENTAJAS DE LOS INTERCAMBIADORES DOBLE TUBO Simplicidad de construcción Facilidad de Mantenimiento Flujo verdadero a contracorriente Posibilidad de uso de tubos aleteados Aplicaciones de alta presión
1
VENTAJAS DE LOS INTERCAMBIADORES DOBLE TUBO
Coeficiente de película para fluidos en tubería. (correlacion Sieder y Tate) En base al calentamiento de varios aceites en tuberías horizontales y verticales se obtuvo la correlación:
0.8
−0.14
⎛ DG ⎞ ⎛ cμ ⎞ ⎛ μ ⎞ hi D = 0.027 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ k ⎝ μ ⎠ ⎝ k ⎠ ⎝ μw ⎠ Se grafico −1/3
⎛ hiD ⎞⎛ cμ ⎞ jh = ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ k ⎠⎝ k ⎠ verus DG Re =
μ
1/3
turbulento
Flujo laminar
jh
−0.14
⎛μ ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ μw ⎠
L/D
DG
μ
2
Fluidos que fluyen en el anulo Se utiliza el Diámetro equivalente es cuatro veces el radio hidráulico. Para la transferencia de calor el perímetro húmedo es la circunferencia exterior del tubo interior con diámetro D1
Coeficiente de película para fluidos en el anulo En los intercambiadores de doble tubo es costumbre usar la superficie exterior del tubo interior como la superficie de referencia en Q=UAΔt, y puesto que hi se ha determinado para Ai y no para A, debe ser corregida do
A di hio = hi i = hi A do
ho di hi
Di
3
Factores de obstrucción Si despreciamos la resistencia de la pared del tubo 1 1 1 = Rio + Ro = + U hio ho Uc =
hio ho hio + ho
Ahora el coeficiente total de lodos Ud 1 1 = Rdi + Rdo + Ud Uc 1 1 = Rd + Ud Uc Rd =
Uc −Ud U cU d
Caída de presión en tuberías anulo Se utiliza la ecuacion de Fanning
f = factor de fricción
4 fG 2 L ΔF = 2 g ρ De '
f = 0.0035 +
0.264 ( DG / μ )0.42
Perdidas de entrada y de salida un cabezal de velocidad por horquilla
V2 ΔPes = 2g
4
Areas de flujo y diámetros equivalentes en intercambiadores de doble tubo Area de flujo Intercambiador Dcoraza x D tubo
Anulo plg
Anulo
tubo
de
De’
2 x 1 1/4
1.19
1.5
0.915
0.40
2 ½ 1 1/4
2.63
1.5
2.02
0.81
3X2
2.93
3.35
1.57
0.69
4X3
3.14
7.38
1.14
0.53
Calculo de un intercambiador de doble tubo Decidir que flujo ira por el anulo o por el tubo, la decisión debe ser tal que produzca velocidades de masa y caída de presión casi iguales • De T1, T2, t1, t2, compruebe el balance de calor usando las capacidades caloríficas a temp. promedios.
Q = WC (T1 − T2 ) = wc(t2 − t1 ) • MLTD suponiendo flujo a contracorriente • Tc y tc (figura 17) Si ninguno de los líquidos es viscoso μ>=1 cp si el rango de temperatura no excede de 50 a 100 F, se puede usar la media aritmetica ( verificar viscosidad en los extremos)
5
Variable
Tubo Interior
Anulo
undidad
Area flujo
at=πdi2/4
aa=π(Di2-Do2)/4
pies
Velocidad masica
Gt=w/at
Ga=w/aa
Lb/(h)pie2
Viscosidad μ a tc y Tc
Figura 14(cpoise)
Figura 14 μ =μ *2.42
Lb/pieh
μt =μ *2.42
Reynolds (Re)
Ret=diGp/μ
Rea=De’Ga/μ
jh
Figura 24 (Ret)
Figura 24 (Rea)
Calor especifico c
Tabla o figura 2 usar tc
Tabla o figura 2 usar Tc
Btu/.lb F
Conductividad térmica k
Tablas usar tc
Tablas Usar Tc
Btu/h(pie2)(F/ pie)
(cμ/k)1/3
calcular
calcular
Variable
Tubo Interior
Anulo
undidad
Coeficiente de película
hi=jt*(k/di)(cμ/k)1/3
ho(De)
Btu/hpie2F
Convertir hi a hio
hio=hi(di/do)
-------
Btu/hpie2F
Coeficiente transf. Uc
Uc=hioho/(hio+ho)
Ud
1/Ud=1/Uc+ Rd
Area A Longitud L No.horquillas
A=Q/(UdΔt) L=A/superficie tubo ( tabla 11) Nh=longitud/longitud horquilla
Factor fricción f
Con Ret obtener f f=0.0035+0.264/(Dg/μ)0.42
Caída presión
ΔF=4fG2L/2gρ2D ΔPt= ΔF ρ/144
Perdidas entrada salida
-------------
BTU/hpie2 oF
pie2 Pie
Calcular Re con De’ obtener f ΔFa=4fG2L/2gρ2De’
pies Lb/plg2
ΔFl=V2/2g
Lb/plg2
ΔPt= (ΔFa+ ΔFl)/2g ρ/144
6
Método del NTU para intercambiadores de calor Decidir que flujo ira por el anulo o por el tubo, la decisión debe ser tal que produzca velocidades de masa y caída de presión casi iguales • De T1, T2, t1, t2, compruebe el balance de calor usando las capacidades caloríficas a temp. promedios.
Q = WC (T1 − T2 ) = wc(t2 − t1 ) • MLTD suponiendo flujo a contracorriente • Tc y tc (figura 17) Si ninguno de los líquidos es viscoso μ
