Manual de Consulta Intecambiadores de Calor

Intercambiadores de Calor

Manual de Consulta

Para gases a presiones cercanas a la atmosférica y con velocidades de 6.1 mps (20 pps) en tubos de 1" de diámetro el coeficiente pelicular h varía de 24.4 a 39.06 kcal/h m 2 °C (5 a 8 BTU/h ft 2 °F) para gases con un rango de peso molecular de 2 a 70. Como antes el efecto de la velocidad se puede estimar. Para velocidades distintas de 0.91 mps (3 pps) multiplicar por el coeficiente que resulta de la Gráfica 2, pero es preciso modificarla haciendo pasar por el punto correspondiente a 0.61 mps (2 pps) y factor = 1 otra recta paralela a la original, asumiendo que los valores del eje horizontal se deben multiplicar por diez. El caso del hidrógeno es singular, ya que para obtener flujo turbulento se requieren velocidades del orden de 30.48 mps (100 pps). El efecto de la temperatura en el coeficiente pelicular de gases es predecible. Basta restar un 10% al valor de h obtenido como se indica precedentemente por cada 38°C (100°F) de incremento de temperatura por encima de 38°C (100°F), o sumar un 10% por cada 38°C (100°F) de disminución de temperatura por debajo de 38°C (100°F). En los líquidos, en cambio, el efecto es inverso, porque un aumento de temperatura casi siempre produce aumento de h , debido al comportamiento de la viscosidad en la mayoría de los líquidos, que disminuye con la temperatura. Para temperaturas elevadas, el uso de h calculado a 38°C (100°F) conduce a sobre-dimensionamiento, lo que en el fondo no es grave, pero sí lo es en el caso de bajas temperaturas porque usar h obtenido a temperatura normal produce equipos insuficientes. Por lo tanto, usar esta metodología simplificada para comparar opciones de distintos diseños de equipos está bien, pero no se debe usar para calcular el tamaño del equipo a baja temperatura. Determinar un coeficiente pelicular promedio para el fluido que circula en el interior de los tubos, que en general suele ser el fluido frío. Suponer que son tubos de 1" y corregir mediante la Gráfica 3 para otros diámetros. Se pueden usar los valores aproximados de h dados antes. Determinar el coeficiente pelicular promedio para el fluido que circula en la coraza. Debido a la resistencia ofrecida por el haz de tubos la velocidad es siempre mucho más baja que en el interior de tubos. Para mantener la caída de presión dentro de límites razonables, no queda más remedio que tener bajas velocidades. Por eso el valor de h , que depende fuertemente de la velocidad, es mucho menor. Un valor de h de 1952.97 kcal/h m 2 °C (400 BTU/h ft 2 °F) es razonable para soluciones acuosas, y 488.24 a 732.36 kcal/h m 2 °C (100 a 150 BTU/h ft 2 °F) para líquidos orgánicos. Para gases puede asumir h de 24.41 a 73.24 kcal/h m 2 °C (5 a 15 BTU/h ft 2 °F), siendo los gases menos densos los que tienen los valores más altos. Enfriadores de Cascada Los coeficientes del interior de tubos se pueden estimar como se indicó en la sección en la cual se trataron los intercambiadores de doble tubo. En el exterior (cortina de agua), en cambio, la estimación es más difícil. Depende principalmente de la distribución uniforme de la cortina de agua, y de si hay o no evaporación apreciable, especialmente porque si hay evaporación el ensuciamiento de tubos aumenta, lo que obliga a una limpieza frecuente. En las disposiciones habituales el tubo superior está perforado a modo de entregar de 7.6 a 22.7 litros (2 a 6 galones) por minuto de agua por 0.305 metro (1 ft), de longitud. Cantidades mayores no son ventajosas ya que pueden causar salpicaduras y una cortina no uniforme. Si hay evaporación es preferible usar la décima parte por 0.305 metro de tubo (1 ft de tubo), ya que el caudal requerido es mucho menor. Para tubos limpios, el valor de h en el exterior puede ser del orden de 2,929.46 kcal/h m 2 °C (600 BTU/h ft 2 °F), aunque la presencia de suciedad puede disminuir sustancialmente este valor. Un cálculo conservador se puede basar en un valor de U del Intercambiadores de Haz de Tubos y Coraza Los pasos a seguir son:

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