19 abril 2012

Guía de cálculo del rendimiento de los intercambiadores de calor (3ª PARTE)


Ver 2ª PARTE

Ejemplo de cálculo condensador de superficie

Un intercambiador de tubo y carcasa con la siguiente configuración es considerado para su uso en el vapor de escape de una turbina de condensación con el agua de enfriamiento en el lado del tubo.

Lado del tubo

·         20648 Nos x 25,4 mm OD x 1,22 mm thk x 18300 mm de longitud
·         Pitch – 31,75 mm 60 º triangular
·         1 Pass

Los parámetros controlados son los siguientes:

Parámetros
Unidades
Entrada
Salida
Caudal del fluido caliente, W
Kg/h
939888
939888
Caudal del fluido frío, w
Kg/h
55584000
55584000
Temperatura del fluido caliente, T
ºC
Sin datos
34,9
Temperatura del fluido frío, t
ºC
18
27
Presión del fluido caliente, P
Bar g
52,3 mbar
48,3
Presión del fluido frío, p
Bar g
4
3,6

Cálculo de datos térmicos

1.       Capacidad

Q = qS + qL

·         Fluido caliente, Q = 576990 kW
·         Fluido frío, Q = 581825,5 kW

2.       Caída de presión del fluido caliente

Caída de presión = pi – po = 52,3 – 48,3 = 4 mbar

3.       Caída de presión del fluido frío.

Caída de presión = pi – po = 4 – 3,6 = 0,4 bar

4.       Rango de temperatura del fluido caliente.

Rango de temperatura


5.       Rango de temperatura del fluido frío.

Rango de temperatura


6.       Ratio de capacidad

Ratio de capacidad, R = No es significativo en esta evaluación.

7.       Efectividad

Efectividad, S = (to – ti) / (Ti – ti) = No es significativo en esta evaluación.

8.       LMTD

Calculado considerado solamente una parte

a)      LMTD, contra flujo = ((34,9 - 18) – (34,9 – 27)) / ln ((34,9 – 18)/(34,9 – 27)) = 11,8 º C
b)      Factor de corrección para tener en cuenta el flujo cruzado. F = 1,0

9.       LMTD corregido


10.   Coeficiente de transferencia de calor


Comparación de datos calculados con datos de diseño:

Parámetros
Unidades
Datos de ensayos
Datos de diseño
Q
kW
576990
588430
Caída de presión del lado del fluido caliente, ∆Ph
mBar
4 mbar
3,7 mbar
Caída de presión del lado del fluido frío, ∆Pc
Bar
0,4

Rango de temperaturas del fluido caliente, ∆T
ºC


Rango de temperaturas del fluido frío, ∆t
ºC
(27-18) = 9
(28-19)= 9
Ratio de capacidad, R
-----


Efectividad, S
-----


LMTD corregido, MTD
ºC
11,8
8,9
Coeficiente de transferencia de calor, U
kW/(m2K)
1,75
2.37

Bibliografía:
·         Energy performance assessment of heat exchangers. Bureau of Energy Efficiency
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