Intercambiador de calor

PROBLEMA INICIAL. Esquema

Se solicita

• Punto de operación de la bomba y flujo másico de agua
• Materiales y dimensiones de tubería de transporte
• Temperatura de salida del aceite
• Tipo de intercambiador de calor
• Número de tubos, pasos por tubo, y pasos por carcasa
• Dimensiones de intercambiador
• Esquema de intercambiador.

BOMBA CENTRÍFUGA

[pic 1]

Parámetros iniciales

Para la instalación de la bomba correctamente debe contarse con los siguientes accesorios

• 2 codos de 90°
• 1 unión por cada 6 metros de tubería, debido a que esta es la longitud más larga en el mercado.
• 1 válvula de globo
• 1 válvula de retención
• 1 medidor de caudal
• Caudal promedio de la bomba (de acuerdo al fabricante) 40 L/min
• Potencia de la Bomba 50 Hp
• Diámetros disponibles 10”-12”

Además se sabe que la bomba debe contener

• 70 metros de tubería horizontal y 80 metros de tubería vertical.
• Potencia de la Bomba centrifuga 2x3-10 (3500rpm) 50 hp.

Ecuación general de la energía:

[pic 2]

Se desprecia el cambio de velocidades pues la tubería no cambia de diámetro y se considera que ZA=0

[pic 3]

La carga de la bomba es:

[pic 4]

Los factores de fricción de los accesorios so:

[pic 5]

[pic 12]

Para el presente caso:

[pic 13]

El caudal es:

[pic 14]

[pic 15]

[pic 16]

Con todo lo anterior, la ecuación de energía queda:

[pic 17]

[pic 18]

 El factor fannig para usando el gráfico Moody es

[pic 19]

[pic 20]

Consideraciones de diseño

• La potencia entregada por la Bomba es de 50 hp
• Se usará tubería de acero comercial y diámetro nominal 10” Ced40 (pues el fluido no maneja presiones muy altas.)
• Se trabajará con una presión de 2 atmósferas a la entrada de agua del intercambiador y el lago está a una presión de 1 atm.

Con los anteriores datos, el número de Reynold, el factor fanning y el balance de energía quedan:

[pic 32]

[pic 33]

[pic 34]

[pic 35]

[pic 36]

El sistema de ecuaciones es:

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[pic 38]

[pic 39]

Que se resuelve con por ensayo y error con la ayuda del diagrama Moddy, cuyo resultado es:
[pic 40]

[pic 41]

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Lo anterior implica flujo laminar para toda la tubería.

Flujo másico de agua es:

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La carga de la bomba es y de las pérdidas por fricción en accesorios son:

[pic 44]

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Para encontrar la longitud de succión, sabiendo que el cauda de la sección es 49,6 Litros/seg o de 178,6 m3/H, la Bomba centrífuga 2x3-10 necesita el siguiente factor NPSH para la succión

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[pic 48]

Sabiendo que la presión de vaporización del agua a 18°C es:

[pic 49]

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🡪La bomba debe estar ubicada por lo menos a 32,84 metros por encima del depósito[pic 51]

https://hidrotecnicanacional.com/categoria/bombas/bombas-acero-inoxidable/bombas-acero-inoxidable-goulds-ssh-motor-electrico/

https://hidrotecnicanacional.com/descargables/Goulds%20SSH%20catalogo.pdf

https://franklinagua.com/media/103220/fela18001_cat%C3%A1logo_de_productos_latinoam%C3%A9rica_industrial_superficie.pdf

INTERCAMBIADOR DE CALOR

[pic 52]

Parámetros iniciales

Para simplificar los cálculos se toman propiedades para el aceite en temperatura promedio, es decir, sabiendo que Tmax del agua es 90 °C (10 ° por debajo de ebullición) y Tmax aceite es 150 °C, T promedio es de 120 °C. De igual forma, la temperatura promedio del agua es de 54°C.

[pic 53][pic 54]

INTERCAMBIADOR DE TUBOS Y CORAZA

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