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Método de kern
Tipologia: Trabalhos
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Compartilhado em 25/11/2015
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EQM207 – Operações Unitárias da Indústria Química II Prof. Luciano Gonçalves Ribeiro Engenharia Química – 5º ano – Noturno
Ana Luiza Borges de Souza RA: 09.00125- Ellen Caires Callegon RA: 09.00841- Pamela Legori Ribeiro RA: 11.95005-
São Caetano do Sul 2014 Enunciado do Projeto (Projeto 02/14)
Dimensionar um trocador de casco-tubos para atender as seguintes condições de processo mostradas na tabela 1.: Tabela SEQ Tabela * ARABIC 1-Dados do projeto
Líquido TOLUENO H 2 O (semi tratada) Vazão (lb/h) W= 300.000 w= 828. T entrada (°F) T1= 200 t1= 80 T saída (°F) T2= 145 t2= 90 ∆P adm (PSI) ∆P adm= 9,5 ∆P adm= 4, R adt. (hft²°F/btu) Radt= 0,001 Radt= 0,
Valor de w(lb/h) não fornecido no enunciado, portanto o valor será calculado pelo balanço de energia.
ρ = A[(B) -(1-TR)^(2/7)^ (1)
Na qual para o tolueno: A= 0,
Para atingir essas metas, optou-se por tentar ajustar primeiramente o fator de incrustação total calculado, Rd calculado, e para isso primeiramente tentou-se alterar o valor de BWG do tubo no mesmo diametro externo, mas não foi suficiente para uma variação significativa, então foi necessário aumentar esse diâmetro de ¾ para 1 polegada, alterando também seu BWG, com isso o espaçamento de tubos foi para 1 ¼ polegada e se o mesmo diâmetro do casco fosse mantido o número de tubos diminuiria portanto, aumentando ainda mais as perdas de carga, que por sua vez deveria diminuir de acordo com as condições descritas acima, sendo assim alterou-se o diametro do casco para um que ficasse com o número de tubos maior que 196 da primeira iteração, o valor escolhido foi de 23 ¼ polegadas com 232 tubos, mantendo o mesmo número de passes pelo tubo, tais medidas permitiram a aproximação dos valores de Rd, e por consequência uma queda significativa na perda de carga dos tubos. Para terceira iteração percebeu-se que era necessário uma mudança no valor do diâmetro interno do tubo de modo a ainda atender a primeira condição citada acima, sendo assim, escolheu- se alterar o valor de BWG, valor esse que passou de 9 para 12. Tal alteração se mostrou eficiente, pois os fatores de incrustação se aproximaram ainda mais do ideal, além de ter contribuído também para a diminuição da diferença entre as perdas de carga nos tubos. Preocupou-se na quarta iteração em atender a segunda condição, onde , de acordo com a teoria envolvida, sabe-se que uma maneira de diminuir a perda de carga dentro de tubos é aumentando seu diâmetro, no nosso projeto o jeito encontrado de fazer isso foi alterar BWG novamente, que dessa vez foi de 12 para 16, satisfazendo a condição descrita de maneira satisfatória. Por fim, na quinta iteração o último parâmetro a ser ajustado, conforme as condições, era a , ou seja, foi necessário a alteração em alguma variável que interferisse diretamente no casco, a escolha foi pelo aumento no espaçamento entre as chicanas, que por sua vez por apresentar-se como um “obstáculo” ao fluxo de material, quanto maior espaçamento entre as elas, menos “obstáculos”, por consequência uma diminuição na perda de carga dentro do casco, atendendo assim a condição 3, , satisfatoriamente.
Tabela SEQ Tabela * ARABIC 2- Quadro das iterações estudadas TENTATIVAS 1 2 3 4 5 Parâmetros de Desempenho hi (Btu/h.ft^2.°F) 3231 2256 1824 1549 1545 ho (Btu/h.ft^2.°F) 370 402 402 402 379
Uc (Btu/h.ft^2.°F) 331,3 269,8 277,7 288,8 276, Ud (Btu/h.ft^2.°F) 221 140 140 140 140 Rd (adota) (h.ft^2.°F/Btu) 0,0034 0,0038 0,0036 0,0033 0, Rd (calcula) (h.ft^2.°F/Btu) 0,0012 0,0034 0,0036 0,0037 0, ΔPt (psi) (^) 25,8 10,6 6,2 3,9 3, ΔPS (psi) (^19) 20,4 19,2 19,2 9, Ao (�^2) (^462 729 729 729 ) Variáveis Geométricas d0 (in) 3/4 1 1 1 1 BWG 16 9 12 16 16 Arranjo dos Tubos Δ^ Δ^ Δ^ Δ^ Δ Pt (in) 1 1 1/4 1 1/4 1 1/4 1 1/ nt 2 2 2 2 2 Nt 196 232 232 232 232 Ds (in) 17,25 23,25 23,25 23,25 23, L (ft) 12 12 12 12 12 L/DS 0,696 0,516 0,516 0,516 0, BS (in) 9 9 9 9 12
Tabela. 4 Dados Geométricos dos Tubos do Trocador de Calor
TUBOS Números de passes pelos tubos 2 Arranjo entre os tubos Δ Número total de tubos 232 Diâmetro externo do tubo (in) 1 BWG 16 Comprimento dos tubos (ft) 12 Material de construção dos tubos Aço Inox Condutividade térmica dos tubos (Btu/h.ft. °F) 24,
Tabela. 5 Dados Geométricos do Casco do Trocador de Calor
CASCO Número de Passes pelo casco 1
