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FLUJO A CONTRACORRIENTE: INTERCAMBIADORES... 1 5 5
El factor de obstrucción corregido será R, = l/V, - l/V, = = lf24.5 - 1/34.0 = 0.0114.
Caída de Presión
( 1’ ) 0: = (02 - DI) [Ec. (6.4)] = (0.256 - 0.198) = 0.058 p i e s Re,’ = D:G& = 0.058 X 335 0OO/7.25 = 2680
f = 0.0035 + 26800,,2 = 0. [Ec. (3.47b)j s = 0.775, p = 62.5 X 0.775 = 48. [Fig. 61
4 X 0.0132 x 335 0002
x 320 2 X 4.18 X IO* (^) X 48.4* X 0. = 16.7 pies
hp D = (16.7 + 0.45) X 48.4- 5 8 l,,lplg’ 144 AP, permitida = 10.0 lb/plgz
(1) Para Re, = 133500 en(6)arriba
/ = 0.0035 + 13~~~;o.42 = 0005375 [Ec. (3.47b)] s = 0.76, p = 62.5 X 0.76 = 47. [Fig. 61 La mitad de fluido de los tubos fluirá solamente a través de cuatro inter- cambiadores.
(2) up = t!!?& 2gp”D 4 X 0.005375 X 1 560 O00* X 160 = 3 X 4.18 X 10“ X 47.5* x 0. = 25.7 pies ap P
= 25.7 X 47.
= 8.5 lb/plz
AP, permitida = 10.0 lb/plgz Si el flujo no se dividiera, la caida de presión sería casi ocho veces mayor, o cerca de 60 lb/plg’.
P R O BL E M A S
6.1. i,Cuál es el factor de obstrucción cuando (a) V, = 30 y U, = 20, (b) V, = 60 y V, = 50, y (c) Vo = 110 y V, = 1001 iQué considera usted razonable de especificar entre dos corrientes moderadamente limpias?
6.2. Un intercambiador de doble tubo se sobrediseñó debido a que no había datos disponibles respecto a la velocidad en que se acumulaba el lodo. El intercambiador se diseñó originalmente para enfriar 13 000 lb/h de ácido acético de 250 a 150°F calentando 19000 lb/h de alcohol butílico de 100 a 157°F. Un coeficiente de diserío V, = 85 se empleo, pero durante la opera- ción inicial se obtuvo una temperatura de 117°F a la salida del líquido caliente. Y aumentó durante la operación a una velocidad promedio de 3°F por mes. iQué factor de obstrucción debió de especificarse para un ciclo de seis meses de operación?
6.3. Ortoxyleno procedente de un tanque de almacenamiento que está a 100°F debe calentarse a 150°F enfriando 18000 lb/h de alcohol butílico de 170 a 140°F. Disponibles para este propósito hay cinco horquillas de 20 pies cuyos ánulos y tubos están colocados en serie. Los intercambiadores son de 3 por 2 plg IPS. (a) iCuál es el factor de obstrucción, (b) las caídas de presión? (c) Si las corrientes calientes y frías en (a) se cambian con res- pecto al anulo y al tubo interior, icómo justifica esto o refuta su decisión inicial respecto a dónde colocar la corriente caliente?
156 PROCESOS DE TRANSFERRNCIA DE CALOR
6.4. 10 000 Ib/h de gasolina de 57”API se enfrían de 150 a 130°F calen- tando kerosena de 42”API de 70 a 100°F. Se permiten caídas de presión de 10 lb/plg- con un factor de obstrucción mínimo de 0.004. (a) iCuántas horquillas de 2% por 1% plg IPS de 20 pies de largo se requieren? (b) iCómo deben arreglarse? (c) iCuál es el factor final de obstrucción? 6.5. 12 000 lb/h de aceite lubricante de 26”API (véase el Ej. 6.3 en el texto para viscosidades) deben enfriarse de 450 a 350”F, calentando kero- sena de 42”API de 325 a 375°F. Se permite una caída de presión de 10 Ib/ plgz en ambas corrientes y debe considerarse un factor de obstrucción mínimo de 0.004. (a). LCuántas horquillas de doble tubo de 2% por 1% plg IPS de 20 pies se requieren? (b) iCómo debèrán arreglarse? (c) &Cuti es el factor final de obstrucción? 6.6. 7000 Ib/h de anilina deben calentarse de 100 a 150°F mediante enfriamiento de 10 000 lb/h de tolueno con una temperatura inicial de 185”F, en horquillas de doble tubo de 2 por 1 plg IPS por 15 pies de largo. Se per- miten caídas de presión de 10 lb/plgz, y se requiere un factor de obstrucción de 0.005 (a). iCuántas secciones de horquillas se requieren? (b) iCómo de- ben arreglarse? (c) ¿Cuál es el factor final de obstrucción? 6.7. 24000 lb/h de un destilado de 35”API se enfrían de 400 a 300°F por 50 000 lb/h de un aceite crudo de 34”API, que se calienta desde una temperatura inicial de 250°F. Se permiten caídas de presión de 10 lb/plgs y se requiere un factor de obstrucción de 0.006. Usando horquillas de 4 por 3 plg IPS por 20 pies, (a) jcuántas se requieren ?,^ (b)^ L^ cómo deben arreglarse?. (c) ¿cuál es el factor final de obstrucción? 6.8. Un líquido se enfría de 350 a 300°F mediante otro que se calienta de 290 a 315°F. Cómo se desvía la diferencia verdadera de temperatura de la MLDT si (a) el fluido caliente está en serie y el fluido frío fluye en dos trayectorias paralelas a contracorriente, (b) el fluido caliente está en serie y el fluido frío en tres trayectorias de flujo paralelo-flujo a contracorriente, (c) el rango del fluido frío en (a) y en (b) se cambia de 275 a 300°F. 6.9. Un fluido se enfría de 300 a 275°F calentando un fluido frío de 100 a 290°F. Si el fluido caliente está ev serie, jcómo se afecta la diferencia ver- dadera de temperatura dividiendo la corriente caliente en (a) dos corrientes paralelas y (b) en tres corrientes paralelas? 6.10. 6 330 lb/h de tolueno se enfrían de 160 a 100°F calentando acetato de amilo de 90 a 100°F usando horquillas de 15 pies. Los intercambiadores son de 2 por 1% plg IPS. Permitiendo 10 Ib/plg* de caída de presión y un factor de obstrucción mínimo de 0.004, (a) Lcuántas horquillas se requie- ren? (b) iCómo deben arreglarse? (c) iCuál es el factor final de obstrucción? 6.11. 13000 Ib/h de gasoil de 26”API (véase el Ej. 6.3 en el texto para viscosidades) se enfría de 450 a 350°F calentando gasolina de 57”API bajo presión de 220 a 230°F en tantas horquillas de 3 por 2 plg IPS de doble tubo de 20 pies de longitud como sean requeridas. Se permiten caídas de pre- sión de 10 lb/plg* con un factor de obstrucción mínimo de 0.004. (u) iCuán- tas horquillas se requieren? (b) iCómo deben arreglarse? (c) iCuál es el factor final de obstrucción? 6.12. 100 000 lb/h de nitrobenceno se deben enfriar de 325 a 275°F calentando benceno de 100 a 300°F. Se emplearán horquillas de 20 pies de 4 por 3 plg IPS, de doble tubo, y se permitirán caídas de presión de 10 lb/plg’. Se requiere un factor de obstrucción mínimo de 0.004. (a) ¿Cuántas hor- quillas se requieren? (b) iCómo deben arreglarse? (c) ¿Cuál es el factor final de obstrucción?
