8/18/2019 Diseño Termodinamico Ac.lubricante- Kerosene
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Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniería Química e IndustriasExtractivas
DISEÑO DE EQUIPOS INDUSTRIALES
“DISEÑO TERMODINÁMICO DE UN INTERCAMBIADORDE CALOR PARA EL SISTEMA ACEITE LUBRICANTE
(26°API)- KEROSENE (42°API)”
APARICIO ANDRADE MÓNICA DISEÑO DEEQUIPOS INDUSTRIALES
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INTRODUCCIÓN
El ker!e"e #$er!%" es un líquido t!ns"!ente #o $on li%e! $olo!$i&n
!'!illent! o !(ul!d!) o*tenido "o destil!$i&n del "et&leo+ De densid!dinte'edi! ente %!solin! , el di-sel. seus! $o'o $o'esti*le en los 'otoes !e!$$i&n , de tu*in! de %!s o *ien. se!/!de !l di-sel de !uto'o$i&n en l!se0neí!s+ Se us! t!'*i-n $o'o disolente ,"!! $!le!$$i&n do'-sti$!. $o'odiel-$ti$o en "o$esos de 'e$!ni(!do"o des$!%!s el-$ti$!s ,!nti%u!'ente. "!! ilu'in!$i&n+ Es insolu*le en
!%u!+3!$i!s ! su *!l!n$e!d! $o'"osi$i&n quí'i$! , %!n "ode $!loí0$o !se%u!nun! $o'*usti&n '4s li'"i!. eit4ndose !sí. l! o'!$i&n de de"&sitos , "oende "olon%!ndo l! id! 5til de los siste'!s de indu$$i&n de $o'*usti*le+
Los &'ee! *$+r'&"e! "ueden $l!si0$!se en6
A'ee! *$+r'&"e! ,"er&*e!6 Los !$eites 'ine!les "o$eden del Pet&leo., son el!*o!dos del 'is'o des"u-s de '5lti"les "o$esos en sus "l!nt!s de"odu$$i&n. en l!s Re0n!í!s+ El "et&leo *uto tiene dieentes $o'"onentesque lo 7!$e indi$!do "!! distintos ti"os de "odu$to 0n!l. siendo el '4s!de$u!do "!! o*tene A$eites el Cudo P!!íni$o+
A$eites lu*i$!ntes Sint-ti$os6 Los A$eites Sint-ti$os no tienen su oi%en die$todel Cudo o "et&leo. sino que son $e!dos de Su*8"odu$tos "etolíeos$o'*in!dos en "o$esos de l!*o!toio+ Al se '4s l!%o , $o'"le9o suel!*o!$i&n. esult!n '4s $!os que los !$eites 'ine!les+ Dento de los!$eites Sint-ti$os. estos se "ueden $l!si0$! en6
OLI3OMEROS OLE:INICOS ESTERES OR3ANICO POLI3LICOLES :OS:ATO ESTERES
A'ee! *$+r'&"e! !e,-!"%'!+ Los Se'i8Sint-ti$os seo*tienen de un! 'e($l! de !$eites sint-ti$os , 'ine!les+ L!s"o"ied!des de los !$eites Se'i8Sint-ti$os son t!'*i-n 'u,su"eioes ! los de los 'ine!les. ,! que etienen l!s "o"ied!des ,$!!$teísti$!s de los !$eites sint-ti$os+
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;
Realice el diseño termodinámico del intercambiador de calor queresulte eficiente y económico, se ermite una ! ara ambascorrientes de "# si$ emlee los me%ores criterios alicables a estosequios&'e tiene aceite lubricante de ()*+I que entra a una temeratura de-.#*/ y sale a 0-#*/, con un factor de incrustación de ##-y se tiene1erosene a -(*+I que entra a una temeratura de (.#*/ y sale a una
temeratura de 00#*/, con un factor de incrustación de ##0, el 2astomasa del 1erosene es de 3"#### lb45r&
'ecuencia de Cálculos
LUIDO ACITE LUBRICANTE KEROSENEPROPIEDADES LUIDO CALIENTE LUIDO RIO
TEMPERATURA DE ENTRADA #T1)? 2>?
TEMPERATURA DE SALIDA #T2)
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=
CA1DA DEPRESIN
8 8
CORROSIN A+L J+ETO3ICIDAD J+E A+LENCRUSTAMIENTO
A+L J+E
LOCALI.ACINDEL LUIDO
J+E A+L
NOTA SE MANE@ARA LA NOMENCLATURASI3UIENTE ACEITE LUBRICANTE (A5L) KEROSENE (K5E)
Corrida 1Consideraciones:
∆ PT =10 Lado de tubos
∆ PS ≤10
Tipo de Flujo:Aceite Lubricante T1=!"#$ T%=&"#$Kerosene t1=%!"#$ t%=&&"#$Balance de energía
Q=Gm1∗Cp1∗∆ T 1
Qkerosene( K .E)=0.62∗710000 Lb
hr ∗(330−250 )° F =35216000BTU /hr
Gaceitelbricante( ! . L)= Q
Cp2∗∆ T
2
=35216000
BTU
hr
0.585∗(450−340 ) ° F =547257.1872
Lb
hr
Lado de Tubos: '(ELado de Coraza: )(L
Calculo de las temperaturas medias y las media logarítmicas.
∆T"LP=(T 1−t 1 )−(T 2−t 2 )
ln(T 1−t 1T 2−t 2 )
=(450−250 ) ° F −(340−330 )° F
ln(450−250340−330 )
=63.4235 ° F
∆T"LC =(T 1−t 2 )−(T 2−t 1)
ln (T 1−t 2T 2−t 1
)=
(450−330 )° F −(340−250 ) ° F
ln (450−330340−250
)=104.2817 ° F
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>
S= t 2−t 1T 1−t 1
=330−250450−250
=0.4
$=
T 1−T 2t 2−t 1 =
450−340330−250=
1.375
Calculo de la temperatura media logarítmica erdadera.
) partir de * + S se obtiene el ,actor de correcci-n .$t/ de F!".1# K$%&
Ft =¿ "(0!
∆ T"L%er&a&era=∆T"L∗ Ft =(104.2817 ° F ) (0.85 )=88.6394 ° F
'ar(metros de CalculoLongitud de tubos L2 =1) *t3ext plg2 =1 pulg456 =1+PIT78=PT =1.), pulg No de pasos n2 = - 'asos
No de cuerpos Nc2 = 1 Cuerpo)rreglo9 Cuadrado N#tubos9#/
3e la tabla 1" del 'E*N
3int plg2 =/.#0/ plg a:,2 =/.,- plg)
a:l2 =/.)+1# *t)2*t
7alculo del ;rea de ,lu
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F
GT =Gm / (c
a ' F =
710000 /20.3919
=905901.1 Lb/hr )t 2
Calculo del 3rea de trans*erencia
! rc= ( t ∗a' l∗ L=(380 ) (0.2618 ) (12 )t )=1193.81 )t 2
U +$= Q / (c
!rc∗∆T"L% =
(35216000)/21193.81∗88.6394
=166.3979 BTU
hr° F )t 2
C(lculo de elocidad
,= GT
62.4∗S∗3600=
1811686.6547
62.4∗(1)∗3600=8.0648 )t /se*
Calculo del n4mero de %eynolds
( $ET = GT ∗ + -
12∗2.42∗ FTbos=
905901∗0.8712∗2.42∗0.5
=54279.1921
7on el nmero de *e+nolds + la F!". )-/0 =¿ )0/
7on el nmero de *e+nolds + la $I6( %>
) =¿ /.///Calculo del coe*iciente de película lado tubos.
hio=/0 ∗[ K
+-
12 ]∗[
Cp∗ ∗2.42 K ]
1
3 1T 0.14=270∗[
0.076
0.870
12 ]∗[
0.62∗0.5∗2.420.076 ]
1
310.14=602.5308
BTU
hr )t 2° F
∆ PT$=) ∗(GT Tbos)
2∗n∗ L∗12
5.22∗1010∗st ∗ +int ∗1t =
0.00014∗(905901.1 )2
∗4∗12∗12
5.22∗1010∗0.870∗1∗1=4.3369 psi
∆ PTr=4∗nst
2[ ,2
22 *2(62.5
144 )]=4∗41
20.12=2.4774 psi
Con "T leer en F!". )0 [ ,2
2 2 * 2(62.5144 )]=0. 1%
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Calculo del coe*iciente global de trans*erencia de calor 78c9 Limpio.
U C =hio∗ 0ohio+ 0o
=602.5308∗97.0094602.5308+97.0094
=83.5565 BTU
hr )t 2° F
C(lculo del índice de obstruccin o incrustacin 8c ; 85. !dealmente este deber( estaren un rango de /.//1 a /.//,.
$&=U C −U +U C 2U +
= 83.5565−166.3980(83.5565)(166.3980)
=−0.005
Calculo de la caída de presin por el lado del tramo recto< el tramo de retorno del tuboy total.
∆ PS= ) 6 ∗(GS )2∗ +s∗( ( +1)5.22∗1010∗st ∗ +e3∗1t
=0.0022∗(555027.5733 )2∗31∗6.5454
5.22∗1010∗0.99∗0.775∗1=1.2287
Calculo de la caída de presin por el lado de la coraza.
Numero de mamparas
( +1= L
B∗12=
12
22 pl*∗12=6.5454
Corrida 1/ =LA >8$ ?$@% $ A@8T
'ar(metros de CalculoLongitud de tubos L2 =/ *t3ext plg2 =1 pulg456 =1PIT78=PT =1 D pulg No de pasos n2 = - 'asos No de cuerpos Nc2 = ) Cuerpos)rreglo9 Cuadrado N#tubos9#/
3e la tabla 1" del 'E*N
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3int plg2 =/.#1 plg a:,2 =/.,1, plg)
a:l2 =/.)+1# *t)2*t
7alculo del ;rea de ,lu
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1?
∆ PT$=) ∗(GT Tbos)
2∗n∗ L∗12
5.22∗1010∗st ∗ +int ∗1t =
0.00017∗(1.04487106 )2
∗4∗30∗12
5.22∗1010∗0.81∗1∗1=8.778 psi
∆ PTr=
4∗n
st 2
,2
22 * 2
(62.5
144
) =4∗41 2
0.14
=2.24
psi
Con "T leer en F!". )0,2
2 2 * 2(62.5144 ) =0.14
∆ PTotal=∆ PT$+∆ PTr=8.778+2.24=11.01 psi
C(lculos por el lado de la coraza.2≤B≤+s
+S=31 pl*
+e3=0.99
Pt= 1 1? pulg
C = Pt − +e4t =11/4−1=0.25 pl*
4 propuesta= %"
aS=B∗c∗ +S144∗ Pt
=20∗0.25∗31144∗11/4
=0.86m2
GS=G S/ (c
as=547257.19 /2
0.86 =317762.24 Lb /hr
($es= G
s
∗ +e3
12∗2.42∗ FCora5a=317762.24
∗0.99
12∗2.42∗3 =3610.934
7on N*es de F!". )# se obtiene9
/h=¿ /
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7on N*es de $I6( %A se obtiene9
) =¿ /.//)#
0o=/0 ∗(Cp∗
k ∗2.42)1/3
∗( k
+e3∗12)∗1
0.14
=30∗(0.585∗30.067 ∗2.42)
1
3
∗(0.067
0.99 ∗12)∗1
0.14
=97.0094
h
Calculo del coe*iciente global de trans*erencia de calor 78c9 Limpio.
U C =hio∗ 0ohio+ 0o
=407.4728∗97.0094407.4728+97.0094
=78.355 BTU
hr )t 2° F
C(lculo del índice de obstruccin o incrustacin 8c ; 8d. !dealmente este deber(
estar en un rango de /.//1 a /.//,.
$&=U C −U +U C 2 U +
= 78.355−67.02(78.355)(67.02)
=0.00226
Calculo de la caída de presin por el lado del tramo recto< el tramo de retorno del tuboy total.
∆ PS= ) ∗(GS )
2∗ +s∗( ( +1)
5.22∗1010∗st ∗ +e3∗1t =0.0017∗(317762.24 )
2
∗29∗85.8
5.22∗1010∗0.99∗0.775∗1=4.2399
Calculo de la caída de presin por el lado de la coraza.
Numero de mamparas
( +1= L
B∗12=
30
20 pl*∗12=¿ 10
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TABLA DE RESULTADOS
A* De P Arre7* C&*+re
A UD
1 1 1=$u!do
1;;;2+2 >+>=B=>
2B
1 1 1=$u!do
1;2F= FB+?2???
;
1? 1 1 1=$u!do
1;2=+>2 FF+>>2?
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