Proyecto unitarias

UNIVERSIDAD TECNICA DE MANABI [pic 1][pic 2]

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS FISICAS Y QUIMICAS

ESCUELA

INGENIERIA INDUSTRIAL

NIVEL

SEXTO NIVEL

ASIGNATURA

OPERACIONES UNITARIAS

PARALELO

“A”

AUTORAS

ORTIZ MACIAS JOSSELYNE MARIELA

GARCIA PINARGOTE KARLA NOELIA

DOCENTE

ING. GABRIEL BURGOS BRIONES

PERIODO

NOVIEMBRE 2020 – MARZO 2021

Contenido

RESUMEN        3

INTRODUCCION        4

CÓMO DISEÑAR UN INTERCAMBIADOR DE CALOR TUBULAR        5

Paso 1: Análisis de la aplicación        5

Paso 2: Identificar las propiedades de los fluidos        5

Paso 3: Balance energético        5

Paso 4: Definir la geometría del intercambiador de calor        5

Paso 5: Cálculos térmicos        6

Paso 6: Interpretación de los cálculos térmicos        6

Paso 7: Cálculos de diseño mecánico        6

SELLECION DE MATERIALES        7

APLICACIÓN AL DISEÑO: PARTES DEL INTERCAMBIADOR        7

Tubos:        7

APLICACIÓN AL PROYECTO        8

Placa tubular:        9

APLICACIÓN AL PROYECTO        9

Deflectores:        10

Aplicación al proyecto        11

Cabezal flotante/de retorno        12

Aplicación al proyecto        12

Carcasa:        12

Aplicación al proyecto        13

Cabezal de distribución/entrada        13

Aplicación al proyecto        13

PLANOS        14

COMO CALCULARLE EL COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR TOTAL AL MISMO        15

Coeficiente global de transferencia de calor        15

BIBLIOGRAFIA        16

TEMA: ¿CÓMO DISEÑAR UN INTERCAMBIADOR DE CALOR TUBULAR? Y COMO CALCULAR EL COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR TOTAL AL MISMO

RESUMEN

En los sistemas mecánicos, químicos, nucleares y otros, ocurre que el calor debe ser transferido de un lugar a otro, o bien, de un fluido a otro. Los intercambiadores de calor son los dispositivos que permiten realizar dicha tarea. Un entendimiento básico de los componentes mecánicos de los intercambiadores de calor es necesario para comprender cómo estos funcionan y operan para un adecuado desempeño. El proyecto de investigación incluye el uso de materiales reciclados para diseñar y construir intercambiadores de calor que nos permitirán transferir calor de un punto a otro. Los intercambiadores de calor tienen diferentes formas y tamaños, en este caso el intercambiador de calor a fabricar será reciclable y sus materiales de construcción se podrán reutilizar. Teniendo en cuenta que todavía existe la posibilidad de realizar una prueba a contracorriente, el intercambiador de calor debe diseñarse para flujo paralelo, con el fluido de mayor temperatura y el fluido de menor temperatura fluyendo en la misma dirección.

Utilizando el intercambiador y el fluido a utilizar, se pueden realizar los cálculos correspondientes para verificar la teoría dada en la clase. Al realizar proyectos físicos, se pueden realizar los cálculos correspondientes para verificar y definir otros valores. Finalmente, gracias a los resultados de aprendizaje obtenidos en el aula bajo la guía del docente de la materia de operaciones unitarias, se pueden obtener los resultados del intercambiador de calor de flujo paralelo y sus correspondientes análisis

INTRODUCCION

Hay muchos procesos de ingeniería que requieren transferencia de calor. Para este proceso, se requiere un intercambiador de calor para enfriar o calentar el fluido. Durante muchos años, debido a los requisitos de ahorro de energía, el diseño de dichos equipos ha sido un gran desafío para los investigadores. En muchas aplicaciones de ingeniería, existe un proceso de intercambio de calor entre dos fluidos con diferentes temperaturas, y estos fluidos están separados por paredes sólidas. El equipo utilizado para este intercambio se llama intercambiador de calor, y puede encontrar aplicaciones específicas en calefacción y aire acondicionado de espacios, generación de energía, recuperación de calor residual y ciertos tratamientos químicos. Un intercambiador de calor es un dispositivo cuya función es transferir calor de un fluido a otro a menor temperatura. La transferencia de calor se realiza a través de placas o tubos metálicos, que facilitan el intercambio entre fluidos sin mezclar. (Soutullo, 2012)

El desarrollo de intercambiadores es diverso, con una amplia gama de escalas y tecnologías, como plantas de energía de vapor, plantas de procesamiento químico, calefacción y aire acondicionado de edificios, refrigeradores domésticos, radiadores de automóviles, radiadores especiales para automóviles y, por ejemplo, procesamiento de materiales y preparación de alimentos. Desde la última década, la recuperación de calor en el campo de la refrigeración industrial se ha convertido en una parte científica de los objetivos laborales de muchas empresas en el mundo, no solo por este camino, si no favorece mucho el proceso de condensación del refrigerante, además de reducir enormemente el agua de calefacción. Fuera del costo. Hay informes de que se han realizado algunas investigaciones internacionales sobre el uso de unidades de recuperación de calor en el campo de la refrigeración industrial. (Imbert-González, 2011)

El intercambiador de carcasa y tubos consta de un haz de tubos a través de los cuales pasa un fluido. El caparazón es una cubierta o caparazón que rodea el grupo de tubos y forma un espacio para que pasen otros fluidos. Con esta disposición, se logra un área de transferencia más grande por unidad de volumen total. Las corrientes relativas en estos intercambiadores se mezclan y tienen componentes en paralelo y en contracorriente. Es la mesa para cambiar pañales más utilizada en la industria. (JARAMILLO, 2007)

CÓMO DISEÑAR UN INTERCAMBIADOR DE CALOR TUBULAR

Paso 1: Análisis de la aplicación

Cuando recibimos una solicitud de cotización de intercambiador de calor, el primer paso es analizar la aplicación. ¿Es una aplicación alimentaria? ¿Es una aplicación industrial? El ingeniero de diseño debe definir correctamente el tipo de interruptor requerido y los requisitos de la aplicación, se deben definir la temperatura de diseño, la presión y la caída de presión máxima permitida del producto y del fluido de servicio.

Paso 2: Identificar las propiedades de los fluidos

El siguiente paso consiste en analizar los fluidos involucrados: el fluido en el lado de producto y en el lado de servicio. Para poder realizar un correcto diseño de un intercambiador de calor, se necesitan conocer cuatro importantes propiedades físicas de los fluidos implicados:

• Densidad
• Calor específico
• Conductividad térmica
• Viscosidad

El modo correcto de proceder es obtener los valores de estos parámetros para varias temperaturas en la curva de calentamiento o enfriamiento de la aplicación. Cuanto mejor se entiendan las propiedades físicas de los fluidos implicados, más afinado será el diseño del intercambiador.

Paso 3: Balance energético

Una vez definidas correctamente las propiedades físicas, es momento de comprobar el balance energético. Normalmente el cliente define los caudales de producto y las temperaturas deseadas de entrada y salida de este producto. Necesitará también indicar el tipo de fluido de servicio que usa y definir dos de los tres parámetros siguientes: caudal de servicio, temperatura de entrada del servicio o temperatura de salida del servicio. Conocidos dos de esos tres valores, podremos resolver la ecuación de balance energético calculando el tercer valor.

Paso 4: Definir la geometría del intercambiador de calor

En este paso el ingeniero diseñador decidirá el diámetro de la camisa y definirá el haz tubular que se colocará en el interior del intercambiador de calor: número de tubos interiores, diámetro interior y grosor de pared de los tubos interiores y longitud de los mismos. En segundo lugar, se definen las dimensiones de las conexiones de la camisa y tubos. En este punto debe decidirse también sobre los materiales con los que debe fabricarse el intercambiador.

Paso 5: Cálculos térmicos

En esta fase, el ingeniero de diseño realiza el cálculo térmico. El objetivo de este cálculo es obtener los coeficientes de intercambio en el lado de producto y de servicio. Estos coeficientes dependen básicamente de los cuatro parámetros clave de los fluidos (definidos previamente) y de su velocidad. La relación entre los parámetros y los coeficientes de intercambio térmico está definida en una fórmula matemática que es específica para la geometría aplicada (intercambiador de calor tubular, de placas, de tubos corrugados).

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