Diseño Mecanico INTERCAMBIADRO DE CALOR (1)
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7/23/2019 Diseño Mecanico INTERCAMBIADRO DE CALOR (1)
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INSTITUTO
POLITÉCNICONACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DEINGENIERÍA QUÍMICA E
INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DISEÑO DE EQUIPOSINDUSTRIALES
DISEÑO MECANICO DE UNINTERCAMBIADOR
PROFESOR: ELISEO MONTAÑEZ AVILES
ALUMNO: JIMENEZ DAZA SALVADOR
7/23/2019 Diseño Mecanico INTERCAMBIADRO DE CALOR (1)
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PROBLEMA
Se va a d!e"a# $% %&e#'a()ad*# de 'a+*# ,a#a e%-#a# ./01222 +)34 de$% de!&+ad* de 567 API !e a+(e%&a% a 862 9 !a+e% a .27F !e e%-#;a '*%a<$a de ,*=* >$e !e a+(e%&a a 67F 9 !a+e a ..27?E+ d!e"*&e#(*d%@('* d* '*(* #e!$+&ad* +a! !<$e%&e! e!,e''a'*%e!:
Parámetros
P&'4 P& 1 pulgDE 3/4 pulg
D! 15
1
4
pulg
L 18 ft
B 9.2 pulg
Ca+)#e 16 BWG
T,* de A##e<+* en cuadro
N* Pa!*! 2 pasos
N* C$e#,*! 1 cuerposN* T$)*! 124 tuos
F+$* +ad* de &$)*! e!: A<$aF+$* +ad* de +a '*#a=ae!:
De!&+ad* a 56 API
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.? C@+'$+* de+ E!,e!*# de +a C*#a=a (;%(*
t = P D∗ Ds
2 SE−1.2 P D
+C
!ons"derando #ue el mater"al $%&1'6 (B a temperaturas de operac")n se t"ene*
+at"ga adm"s"le ,S-* 1815'
c"enc"a de la soldadura ,E-* 1
!omo es un 0u"do poco corros"o pres")n aa se el"ge traaar con*
D=¿1.3 PT
P¿
Para Presión de Diseño:
PT = P op+ Patm
PT =600 psi+11.3 psi=611.3 psi
D=¿1.3 PT =1.3∗(611.33 psi )=794.69 psi
P¿
t =794.69 psi∗15
1
4 pulg
2 (18150 ) (1 )−1.2 (794.69 psi )+0.125
t =0.47 pulg
!ons"derando un espesor comerc"al nalmente*
t c=1
2 pulg
8? C@+'$+* de+ %(e#* 9 d@(e&#* de +a! (a(,a#a! * ,+a'a! de !*,*#&e?
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N = L∗12
B −1
9.2} -1
N =
18∗12
¿
N =22.41≅23mamparas
e la tala cons"derando s15 7 B9.2
dM ,espesor de las mamparas- 1/8
5? C@+'$+* de+ %(e#* (;%(* 9 d@(e&#* de +*! &#a%&e!
!on auda de la tala 6 s15 7
∅t"rante1/4
:mero m;n"mo de t"rantes 4
? C@+'$+* de+ e!,e!*# de +*! e!,e*!
a- Por 0e<")n
T = F ∗G
3 ∗√
P D
n∗S+2C
Para un "ntercam"ador con arreglo en cuadro*
n=1−0.785
( PT
DE )2
n=1−0.785
(1} over {{3} over {4} )2=0.5584
Para cálculo de G*
1
4)+2 left ( {1} over {2}
Ds1= Ds+2t c=15(¿)=16.25
Asbesto recubierto con metal (Cu-Bronce)
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= sfuer>o de asentam"ento del empa#ue ,ps"- 6'''
m +actor de asentam"ento del empa#ue 3.5
"ámetro e<ter"or del empa#ue*
Dee= Ds1∗
√ Y − P D∗mY − P D(m+1)
Dee=16.25 * sqrt {{6000-794.69*3.5} over {6000-794.69*(3.5+1)}} =18.72
spesor del empa#ue*
ee= Dee− Ds−2tc
2
ee=18.72-15 {1} over {4} −2( 1
2 )2
=1.235
?leándolo a un espesor comerc"al en este caso selecc"onaremos*
ee=11
4
Para cálculo de d@(e&#* (ed* de+ e(,a>$e ,G-*
G= Ds+2 tc+ee
G=151
4+2 left ({1} over {2} ¿¿+1
1
4=17.5
+"nalmente*
T = F ∗G
3 ∗√
P D
n∗S+2C
1∗17.5 } over {3} * sqrt {{794.69} over {0.5584*12500}} +2 left (0.125 rigt ) =2.21
T =¿
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e forma comerc"al*
T c=21
2
- Por esfuer>o cortante
T =0.31∗ D L
(1− DE
PT )∗( P D
S )+2C
Para "ámetro del per;metro #ue unen los centros de los tuos ,?-*
D L=151
4−1.5( 3
4 )=14.125
1} rigt )} * left ({794.69 !si"} over {12500} rigt ) +2 left (0.125 rigt ) =1.36
T =0.31∗14.125} over {left (1- {{3} over {4}
¿
%e comparan se dea el "nmed"ato comerc"al*
T f =2.21
T EC =1.36
Por lo tanto*
T C =21
2
? C@+'$+* de+ %(e#* de T*#%++*!
e tala 8*
dB=5/8
R=15
16
E=3
4
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BminT =11
2
BmaxT =2BminT =2∗(1 1
2 )=3
e manera calculada*
BmaxC =2 dB+6∗Tc
m+0.5
BmaxC =2(5/8)+ {6*(2 {1} over {2} ) ¿3.75+0.5
=4.78
!omparando
BmaxT
BmaxC se dea la de maor magn"tud*
Bmax=4.78
4.78} over {2} =2.39
BminC =Bmaxcalculado
2 =¿
Per;metro de !entro de Barreno*
PCB= DCB∗π
"ámetro de centro a centro de arreno*
DCB= Ds+2tc+2ee+2 R
DCB=151
4+2 left ({1} over {2} rigt ) +2 left ( 1 {1} over {2} ¿¿+2( 15
16 )=20.625
PCB=20.625*#= 64.8
:mero de torn"llos m;n"mo*
N Tmin= PCB
Bmax
=64.8} over {4.77 =13.58=16 tornillos
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N Tmax= PCB
Bmin
=64.8} over {2.39=27.11=28 tornillos
N Treal= N Tmin+ N Tmax
2
=16+28tornillos
2
=22tornillos
64.8 } over {22} =2.94
B real= PCB
N Treal=¿
Breal=3
H? C@+'$+* de d@(e&#* de +a! B*>$++a!
a) Por entrada de Tubos
%e cons"dera #ue el agua a por dentro de los tuos por las cond"c"ones de
operac")n.
D=
√
Gm
Nodecuerpos
0.785∗!∗ "∗3600
∗12
"a65 F = "agua a65 F ∗62.4∗Sagua
"a 65 F =0.99∗62.4∗1=61.776
D=√213840l /#
0.785∗7∗61.779∗3600∗12=5.01
Dcomercial=6
) P*# !a+da de T$)*!
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D1=√ Gm
Nodecuerpos
0.785∗!∗ "∗3600∗12
"a110 F
= "aguaa110 F
∗62.4∗Sagua
"a110 F =0.96∗62.4∗1=59.94
D1=√213840 l /#
0.785∗7∗45.64∗3600∗12=5.09
D1 comercial=6
c) Por entrada de Coraza
D2=√ Gm
Nodecuerpos
0.785∗!∗ "∗3600∗12
"a250 F = "agua a250 F ∗62.4∗Sdestilado
"a250 F =0.8∗62.4∗0.76=37.94
D2=√198000 l /#r
0.785∗7∗37.94∗3600∗12=6.06
D2comercial=6
d) Por salida de Coraza
D3=√ Gm
Nodecuerpos
0.785∗!∗ "∗3600∗12
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"a160 F = "agua a160 F ∗62.4∗Sdestilado
"a160 F =0.9∗62.4∗0.76=42.68
D3=¿
√198000 l/#r
0.785∗7∗42.68∗3600∗12=5.8
D3comercial=6
0? C@+'$+* de E!,e!*# de +a! &a,a!
e acuerdo a la pres")n de d"se@o Aperac")n eleg"mos la maor*
PT = Pop+ Patm=600 psi+11.3 psi=611.3 psi
D=¿1.3 PT =1.3∗(611.3 psi )=794.69 psi
P¿
t T = P D∗ L
2SE−0.2 P D
+C
151
4} over {2} =7.625
L= D s
2 =¿
794.69 psi∗7.625} over {2 left (18150 rigt ) left (1 rigt ) -0.2 left (794.69!si rigt )} +0.125=0.3
t T =¿
Para tapas C$ "nd"ca #ue
t T =3 /8
%e el"ge la maor la "nmed"ata comerc"al*
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t T com=1/2
/? C@+'$+* de +a ,+a'a de '4*>$e:
Para cálculo de d"ámetro de la placa de cDo#ue*
6)=7.5
Dpc#=1.25 D2comercial=1.25 ¿
eterm"nac")n de la altura de la placa de cDo#ue*
7.5} over {5} =1.5
$pc#= Dpc#
5 =¿
6} $ {2} rigt ) =28.2744 {!%lg} $ {2}¿
% B=π
4∗ D2 c
2=0.785¿
%pc#=π ∗ Dpc#∗ $pc#=3.1416∗(7.5)*(1.5 )=28.2744 pulg2
%" al nal">ar es cas" "gual el alor de las áreas el cálculo term"na.
% B= %pc#
28.2744 pulg2=28.2744 pulg
2
.2? C@+'$+* de+ Ca)e=a+ F+*&a%&e
Para nuestros 0u"dos suc"os selecc"onamos "po %.
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a) Cálculo del diámetro exterior del espejo (DeE )
Para determ"nac")n del !laro*
C = PT − D E
C =1-0.75=0.25
De E= Ds−2 C
De E=151
4-2(0.25)=14.75
b) Cálculo del diámetro macho del espejo (DmE )
Dm E= De E−2ee−2 &
onde E1/16
1/16 )=17.375
Dm E=14.75-2( 1 { 1} over {4} ¿−2¿
c) Cálculo del diámetro límite de los tubos real (Dotl)
Dotl= Dm E−2 &m
Dotl=17.375-2(1&16¿=17.25
d ) Diámetro interior de la brida del cabezal fotante (Dib)
Di= Dm E+2 &
Di=17.375+2(1&16¿=17.5
e) Diámetro hembra de la brida del cabezal fotante (Dhb)
D#= De E+2 &
D#=14.75+2(1&16¿=14.875
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) Diámetro entre centro de barreno de la brida del cabezal (Dc )
DcB= D#+2 &m+ DB
Para cálculo del d"ámetro del arrenado B
DB=dB+tolerancia
!omo en nuestro caso dB5/8 se determ"na una toleranc"a de 1/16
DB=5
8+
1
16 =0.6875
0.6875)=15.6875
DcB=14.875+2(1&16¿+¿
< D@(e&#* e&e#*# de +a )#da de+ 'a)e=a+ *&a%&e DEB
D EB= DcB+2 E
D EB=15.6875+2(1 {1} over {4} ¿=17.1875
h) Diámetro interior de la en!ol!ente del cabezal fotante (Dic)
Dic= D EB+2C
Dic=17.1875 +2(0.25¿=17.6875