Guía de ejercicios - Facultad de Ingeniería - UBA

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Guía de ejercicios Rev 3 Página 54 9 INTERCAMBIADORES DE CASCO Y TUBOS 76.49 Operaciones de Transferencia de cantidad de movimiento y energía Facultad de Ingeniería UBA 1. Verificación: enfriamiento de un aceite de absorción con un destilado. Se enfrían 43600 kg/h de un aceite de absorción de 35 ºAPI desde 205 ºC hasta 93 ºC usándolo para calentar 101500 kg/h de un destilado de 35 ºAPI que tiene una temperatura de 37 ºC. Se dispone para este servicio de un intercambiador de calor tipo AES 1-4 cuya coraza tiene in diámetro interno de 29”, en el interior de esta se disponen 356 tubos de 1” de diámetro externo, BWG 12 y 4,8 m de largo, en arreglo triangular con un espaciado de 1,25”. Los baffles están espaciados cada 10”. Se requiere un factor de ensuciamiento combinado de 3,5 x 10 -4 m 2 ºC / W para que el equipo funcione un tiempo razonable. a) Determinar si el intercambiador es adecuado para el servicio propuesto. b) En caso de que no cumpla con la condición operativa requerida proponga las modificaciones necesarias para que pueda cumplirse con el servicio requerido. Datos: aceite| T= 38 ºC = 2,6 cP dest | t = 38 ºC = 3,1 cP aceite| T= 99 ºC = 1,15 cP dest.| t = 99 ºC = 1,5 cP 2. Verificación: Precalentamiento de un crudo con kerosene. Un caudal de 14200 kg/h de un kerosene de 42 ºAPI que sale de una columna de destilación a 199 ºC y se deben enfriar a 93 ºC mediante un caudal de 48300 kg/h de un crudo de 34 ºAPI que proviene de un tanque de almacenamiento a 38 ºC. Se dispone para este servicio de un intercambiador tipo AES 1-4 de 21 1/4” de Ds que tiene 154 tubos de 1” de Do, 13 BWG y 4,90 m de largo que están arreglados en cuadro con un paso de 1 1/4”. Los deflectores están espaciados a 0,127 m. Se permite una caída de presión de 70 kPa en cada corriente y se requiere un factor combinado de 7,1 x 10 -4 m 2 ºC / W. a) ¿Será adecuado este intercambiador para el servicio deseado? b) Determinar el factor de obstrucción real. 3. Verificación: Enfriamiento de una solución de K3PO4 mediante agua de pozo. Un caudal de 6500 kg/h de una solución de K3PO4 al 30%, con un peso específico (a 50 ºC) de 1,3, se debe enfriar de 65,5 ºC a 32 ºC empleando agua de pozo la cual se calienta de 15 ºC a 27 ºC. Se permite una caída de presión de 70 kPa en cada corriente y se requiere un factor de obstrucción combinado de 3,52 x 10 -4 m 2 ºC / W. Se dispone para este servicio de un intercambiador tipo AES 1-2 de 10” de Ds que tiene 48 tubos de ¾” de Do, BWG 16 y 4,90 m de largo arreglados en cuadro con un paso de 1”. Los deflectores están espaciados a 0,05 m. ¿Será adecuado este intercambiador?
Guía de ejercicios Rev 3 Página 55 76.49 Operaciones de Transferencia de cantidad de movimiento y energía Facultad de Ingeniería UBA 4. Equipos en serie: enfriamiento de acetona mediante ácido acético. Una corriente de 19500 kg/h de acetona que se encuentra a 121 ºC debe almacenarse a una temperatura de 38 ºC. El calor transferido servirá para calentar una corriente de ácido acético al 100 % que elevará su temperatura de 32 ºC a 65,5 ºC. Se dispone de una caída de presión de 70 kPa para cada una de las corrientes y se prevé una resistencia combinada de 7 x 10 -4 m 2 ºC / W para un tiempo operativo razonable. En planta se dispone de varios intercambiadores tipo AES 1-2 de 21 1/4” de Ds, con 272 tubos de ¾” de Do, BWG 14 y 4,90 m de largo con arreglo en cuadro y un pitch de 1”. Los bables se encuentran separados a 0,127 m. Determinar cuantos equipos se deben conectarse en serie para cumplir con el servicio especificado. 5. Verificación de un intercambiador de corrientes de proceso Se desea enfriar una corriente de proceso de 40000 kg/h de un aceite de 35ºAPI, desde 160 ºC hasta 60 ºC. Se utilizará para ello una corriente de proceso de 80000 kg/h de un aceite de 36ºAPI disponible a 25 ºC. La caída de presión disponible para ambas corrientes es de 100 kPa. En planta se dispone de tres intercambiadores AEL 1-4 con junta de dilatación, cuyas características son las siguientes: Ds=33” Nº tubos= 836 Do=3/4” BWG=16 Pt=1” arreglo en triángulo L=4,8 m B=0.2m La resistencia de ensuciamiento combinada de ambas corrientes (Rfo+Rfi) es de 5 x 10 -4 s m 2 ºC / J. Las propiedades de los aceites evaluadas a su temperatura media son: Fluido Aceite 35°API (HOT) Aceite 36°API (COLD) Densidad (kg/m3) 770 795 Cp (J/kg°C) 2344 2200 Viscosidad (cP) 0,85 0,88 K (W/m°C) 0,128 0,14 a) Analice si algún/os equipo/s disponible/s satisface/n el requerimiento solicitado. b) Si a partir de su análisis necesita utilizar más de uno de los equipos disponibles, dado que el espacio disponible tiene restricciones, analice las posibilidad de proponer un solo equipo que satisfaga el requerimiento.
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