Realice el diseño mecánico del intercambiador de calor que resulte

[pic 1]INSTITUT POLITÉCNICO   NACIONAL [pic 2]

ESCUELA    SUPERIOR    DE    INGENIERÍA    QUÍMICA

E    INDUSTRIAS    EXTRACTIVAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA  INDUSTRIAL

DISEÑO DE EQUIPOS INDUSTRIALES

DISEÑO MECANICO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR  CRUDO 34º API- KEROSENA  42 º API

PROFESOR: INOCENCIO CASTILLO TERAN

ALUMNO: SÁNCHEZ LOZADA DAN JUSSEL

GRUPO: 3IM81

11 DE JUNIO 2015

Realice el diseño mecánico del intercambiador de calor que resulte

eficiente y económico, siguiendo la secuencia marcada. En cierto proceso 720000 lb/hr de Kerosena de 42º API, salen del fondo de una columna de destilación a una temperatura inicial de 380º F y deben enfriarse a 220º F, enfriamiento se efectúa con crudo de 34º API que viene del tanque de almacenamiento a una temperatura inicial de 80 ºF y se calienta a 180ºF.                

Especificaciones.

Propiedades físicas de los fluidos.

Temperatura  de los fluidos.

SECUENCIA DE CALCULOS PARA EL DISEÑO MECANICO.

1. Cálculo del espesor de la coraza (mínimo).

De las tablas de selección de materiales se selecciono el material: acero al carbón A-106 º B

Con la siguiente formula  se calcula el espeso de la coraza

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.[pic 5]

Para la presión de diseño se suma la presión de operación mayor más la presión atmosférica.  El factor de presión se utiliza la siguiente formula.

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Factor de presión:

PD= 1.2 a 1.3 de PT:

• Cuando se maneja un fluido poco corrosivo, no abrasivo, presión baja o media.

PD= 1.3 a 1.4 de PT:

• Cuando se maneja fluidos corrosivos, además presiones bajas o medias.
• Poco corrosivos y abrasivos.

PD=1.4 a 1.5 de PT:

• Para fluidos muy corrosivos y abrasivos.
• Presiones altas.

nota: se escogió el valor de 1.3 por que se manejan fluidos corrosivos, además presiones bajas o medias.

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Eficiencia de la soldadura 

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.[pic 10]

.[pic 11]

Nota: se tomo el valor de E= 0.75 ya que el Ds> 23” y no tiene radiografias.

E= 0.75

De tabla 3.3 esfuerzo o fatiga  del material (acero a carbón A 106) y con la  Temperatura más alta del proceso  (Temperatura=380ºF al inmediato superior T=400ºF) se encuentra la fatiga del material.

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Factor de corrosión:

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Sustituyendo

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 “[pic 17]

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Se compara con  , se selecciona el t más alto.[pic 19]

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tc es mayor que t Tema por lo tanto se elige

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1. Cálculo de número y diámetro de las mamparas.

Con la siguiente formula se calcula el numero de mamparas

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 Maparas[pic 23]

 Con la Tabla 5, Ds y B se obtiene el diámetro de mampara.

1. Cálculo del número mínimo y diámetro de tirantes.

Con la Tabla 6 y Ds se obtiene   Numero mínimo de tirantes (NMT) y diámetro de tirante dT.

1. Cálculo del espesor de los espejos

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Material del espejo.

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1. Cálculo por Flexión

Se calcula n por medio del tipo de arreglo.

Arreglo en cuadro                                  Arreglo en triangulo

                                                        [pic 35][pic 36]

El diseño se realizo por arreglo en cuadro.

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Para el cálculo de diámetro medio del empaque (G) se calcula:

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Sustituyendo  Ds y tc

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Posteriormente se calcula  el Espesor del empaque ee.

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Tema  recomienda

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Material del empaque (ee)

• Asbesto recubierto con metal 4-6% Cr
• m=3.75
• y=9000

Con los datos proporcionados del material del empaque se calcula el diámetro exterior del empaque (Dee).

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Sustituyendo y  y m

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Con la siguiente formula se calcula el espesor del empaque:

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Sustituyendo

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Posteriormente se calcula G

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1. Flexión

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Sustituyendo valores.

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1. Por esfuerzo cortante

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Mediante  el uso y el  diseño en AutoCAD, haciendo el arreglo de los tubos y los pasos se determino, que al dividir los 294 tubos en 6 pasos, por cada paso  son 49 tubos, el programa arrojo un  resultado para DL.

si se aplica la formula obtenemos [pic 62]

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Sustituyendo  valores

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Comparando el espesor de los espejos por flexión y por esfuerzo cortante se elige el mayor y se lleva al inmediato superior comercial.

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1. Cálculo del número de tornillos

Con DE se fija el valor de Db que debe ser menor  que el diámetro de los tubos exterior (inmediato inferior) y de la tabla 8 se obtiene R, E, BminT y BmaxT.

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Sustituyendo valores

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Se calcula Bmin con la siguiente formula

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Se compara el valor de  obtenido de tablas y el clculado y se toma el mayor.[pic 82]

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• Calculo del centro de barrenado

Con la siguiente formula se calcula el Diámetro del centro de barrenado.

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