TEMA 8.- Cambiadores de carcasa y tubos

CONTENIDOS DEL TEMA

8.1 Descripcin y tipos de cambiadores8.2 Caractersticas del diseo mecnico8.3 Consideraciones generales de diseo8.4 Procedimiento de diseo

8.4 Procedimiento de diseo (tema 8)

1. Definir el servicio: flujo de calor, flujos, Ts.2. Recopilar las propiedades fsicas de los fluidos:

, ,k3. Decidir Tipo de cambiador a utilizar

Carcasa y Tubos4. Seleccionar un valor de U5. Calcular la diferencia media de temperaturas, Tm6. Calcular el rea, A7. Escoger la distribucin del cambiador

Dimensiones tubos: do, L A = NtdoL NtComprobar: utubos N pasos por tubos

9.Calcular U a partir de los hi y comparar con el valor supuesto.

sdidi

o

sw

oo

ii

o

o h1

hdd

h1

2k

dLnd

hdd

U1

+++

+= id

Si Ucalculado < Usupuesto Volver a 6.

10.Calcular (-P)

8. Calcular los coeficientes individuales

11.Optimizar el diseo para minimizar costes(Repetir pasos 4-10). Generalmente Coste si A

8. Calcular los coeficientes individuales

Coef. individual del lado de los tubos8.1.- Correlaciones hi Tema 3

Reg. Turbulento Correlaciones:

Nu = CRe0,8Pr0,33(/s)0,14C = 0.021 para gases

C = 0.023 para lqs no viscosos

C = 0.027 para lqs. Viscosos

Reg. Laminar (Re < 2000) 3/13/114,0

sLkCpG01,2

LdRePr86,1Nu

=

=

Nu=hidi/k Reg. Transicin Flujo inestable (hay que evitarlo)

Correlaciones

hj

(12.13)

Nu = CReaPrb

8.2.- Mtodo grfico:Factor de TQ (jh) = f(Re, L/di)

Coef. individual del lado de carcasaElegir una distribucin de los tubos: al tresbolillo, cuadrada o cuadrada girada

14.0

S

33.0h

ii RePrjkdh

=

(12.15)

(fig 12.23)

Factor de correccin del coeficiente de TC del tubo

Coef. individual del lado de carcasaElegir una distribucin de los tubos: al tresbolillo, cuadrada o cuadrada girada

Mtodos de diseo:

A.- Mtodos aproximados:Mtodo de Kern

B.- Mtodos rigurosos: Mtodo de Bell

Caminos y fugas del fluido en carcasa

rea mx. perpendicular al flujo:t

otBss P

)dP(ldA =

lB: espaciado entre placas deflectoras ds: Dimetro interior carcasa

1.Calcular el rea para flujo transversal, As para una fila hipottica de tubos en el centro de la carcasa

Mtodo de KernFundamento buscar una velocidad lineal media y un flujo msico medio del fluido de carcasa. Considerando Asy de.

2.Calcular la densidad de flujo msico por carcasa, Gs, y la velocidad lineal, us

Densidad de flujo msico:s

s AG'G =

3.Calcular el dimetro equivalente de carcasa, deDistribucin cuadrada:

)d785.0P(d27.1

d4/dP4d 2o

2t

oo

2o

2t

e =

=

Distribuc. Triangular equiltero:

)d917.0P(d10.1

2/d4d

21P87.0

2P

4d 2o2t

oo

2o

tt

e =

=

4.Calcular el Re de carcasa

5.Determinar hs (coef. individual de carcasa)

Correlacin emprica (Kern):

0.141/3 ' o e e shs

h d d G Cpjk k

=

jh = f(Re, corte placas deflectoras) fig 12.23

Ec 12.25

Factor de correccin del coeficiente de TC de lado de la carcasa

10.Calcular (-P)

10.1 En los tubos

Tubo recto Forma: entrada/salida ...

2u5.2

dLj8N)P(

2t

m

wifp

+

=

Np= n pasos por los tubosm = 0.25 para Re < 2100m = 0.14 para Re > 2100

jf

10.2 En carcasa-Mtodo de Kern

14.02

28)(

=

w

s

Be

sfs

ulL

dDjP

lB = espaciado entre placas deflectoras= n de veces que el fluido cruza la bancada = (Nb +1)

12.26

jf: fig.12.30 Coulson

jf

Re

TEMA 8.- Cambiadores de carcasa y tubosOBJETIVOS

1. Conocer las distintas configuraciones de cambiadores de carcasa y tubos

2. Nombrar un intercambiador de carcasa y tubos de acuerdo a las normas TEMA

3.Seleccionar el intercambiador ms adecuado para una determinada aplicacin

4.Identificar las partes bsicas de un intercambiador de carcasa y tubos

5.Conocer las dimensiones y parmetros ms habituales de los intercambiadores de carcasa y tubos

6.Dimensionar intercambiadores de carcasa y tubos