Diseño D Plantas

SEGUNDA PRÁCTICA

10.37 Se construye un intercambiador de calor sencillo con la instalación de una vuelta de retorno cerrada sobre dos tuberías de acero de ½ pulgada cédula 40, como se muestra en la figura. Calcule la diferencia de presión entre la entrada y la salida para un flujo volumétrico de 12.5 gal/min de etil glicol a 77º F.

P_1/γ+z_1+(v_1^2)/2g-h_(l_tubo )-h_(l_curva )=P_2/γ+z_2+(v_2^2)/2g

v_1=v_2,asumimos z_1=z_2

p_1-p_2=γ(h_(l_tubo )+h_(l_curva ) )

curva de retorno cerrada:L_e/D=50,f_T=0.027 (tabla 10.5)

v=Q/A=(12.5 gal⁄min)/(0.00211 〖ft〗^2 )×(1 〖ft〗^3⁄s)/(449 gal⁄min)=13.19 ft⁄s

N_R=vDρ/μ=(13.19)(0.0518)(2.13)/(3.38×〖10〗^(-4) )=4.31×〖10〗^3

D/ε=0.0518/(1.5×〖10〗^(-4) )=345;f=0.041

h_(l_curva )=f_T L_e/D v^2/2g=(0.027)(50) (13.19)^2/2(32.2) ft=3.65 ft

h_(l_tubo )=f_T L/D v^2/2g=(0.041)[800/0.0518] (13.19)^2/2(32.2) ft=17.12 ft

p_1-p_2=(68.47) [17.12+3.65]/1.44=9.87 psi

10.38 En la figura se presenta una propuesta alternativa para el intercambiador de calor descrito en el problema 10.37. Todo el conducto se flujo está constituido por un tubo de acero de ¾ de pulg, cuyo espesor de pared es de 0.065 pulg. Observe que el diámetro interior para este tubo es de 0.620 pulg, ligeramente más pequeño que el de la tubería de ½ pulg cédula 40 (D=0.622 pulg). La vuelta de retorno esta constituida por vueltas a 90ºC con longitud corta de tubo recto entre ellas. Calcule la diferencia de presión entre la entrada y la salida de este diseño y compárela con el sistema del problema 10.37

3/4 in tubo de acero,0.065 in espesor de pared

D=0.620 in=0.05167 ft;A=2.097×〖10〗^(-3 ) 〖ft〗^2

v=Q/A=((12.5/449) 〖ft〗^3⁄s)/(2.097×〖10〗^(-3) 〖ft〗^2 )=13.28 ft⁄s

N_R=vDρ/μ=(13.28)(0.05167)(2.13)/(3.38×〖10〗^(-4) )=4.32×〖10〗^3

D/ε=0.05167/(1.5×〖10〗^(-4) )=344;f=0.041

usamos f_T=0.027 porque D⁄ε es el mismo como para la 1/2 in tuberia de acero

del problema 10.37

90° curva:r=R_0-D_0/2=3.50 in- 2.00/2=2.50 in

r/D=(2.50 in)/(0.620 in)=4.03

Usando L_e/D=14

h_(l_curva )=2f_T L_e/D v^2/2g=2(0.027)(14) (13.28)^2/2(32.2) ft=2.07 ft (2 curvas)

h_(l_tubo )=f_T L/D v^2/2g=(0.041)[8.50/0.05167] (13.28)^2/2(32.2) ft=18.46 ft

mirando el problema 10.37

p_1-p_2=γ[h_(l_tubo )+h_(l_curva ) ]=(68.47) [18.46+2.07]/144

p_1-p_2=9.76 psi (virtualmente equitativo al problema 10.37)

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