Diseño Mecanico INTERCAMBIADRO DE CALOR (1)

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



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



.? 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?



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)



= 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 =¿



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



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



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$)*!



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



"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*



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 %.



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



) 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

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