Factores de correcion

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FÓRMULAS

1

Jb

Factor de corrección por corrientes de by-pass

La resistencia al flujo en el espacio entre el casco y el haz de tubos es menor que a través del haz. por esta razón una parte del flujo buscará irse por allí en proporción a la relación de resistencias del área de bypass y el área de flujo ocupado por el haz.

este flujo es parcialmente efectivo, ya que toca los tubos por el lado.

para determinar Jb se deben conocer los siguientes parámetros:

Fsbp que es la relación de bypass al área de flujo cruzado.

si el valor de Jb es muy pequeño, se pueden agregar platinas de sello para lo cual se deben conocer Nss (numero de pared de platinas de sello en un bafle) y Ntcc (número de filas de tubos cruzada entre las puntas de los bafles de una sección)

F sbp = Sb

Sm

Sb = Lbc((Ds − Dotl) + Lpl)

Lpl=0 para todos los cálculos estándar

Sm = Lbc(Lbb + Dotl (Ltp − Dt)

Ltp,ef f

con estos valores podemos ir a la figura

1. para determinar el Jb, para esto necesitamos saber rss

rss =  Nss

N tcc

N tcc = Ds (1 − 2( Bc ))

Lpp        100

El Lpp se obtiene de la tabla 1.

3

J b = e [−Cbh*F sbp(1−√2rss)]

con el límite J b = 1 a rss ≥ 1

2

Cbh = 1.35 para flujo laminar, Re ≤ 100

Cbh = 1.25 para flujo turbulento y de transición, Re ≥ 100

2

J L

Factor de corrección para los efectos de fuga deflector

La diferencia de presión entre los dos compartimientos separados por un bafle por diferencia hace que el fluido penetre en los espacios entre el casco y el borde de la circunferencia del bafle y los espacios entre tubos y orificios en el bafle.

De las dos consideraciones anteriores el flujo entre el casco el bafle es el que más afecta la transferencia de calor, ya que este no interactúa con los tubos. por el contrario, el flujo entre el tubo y el bafle pasa por la superficie y es parcialmente efectivo. aunque en algunos casos este flujo va disminuyendo con el paso del tiempo debido a que los pequeños espacios entre el tubo y bafle se van tapando debido a la suciedad.

Para el cálculo se deben determinar los siguientes valores:

Ssb (Área de fuga entre el casco y el bafle), Stb (Área de fuga entre el tubo y el orificio del bafle) y Sm (Área de flujo cruzado al centro de haz de tubo)

rlm = Ssb+Stb , rs = Ssb

Sm        Ssb+Stb

la corrección más severa es cuando rs=1; es decir que no hay fuga por entre los tubos y bafle, solo hay fuga entre el bafle y el casco.

un intercambiador bien diseñado debería tener valores de J L no menores que 0.6 en el rango 0.7-0.9, para no sacrificar la eficiencia de la transferencia de calor.

Ssb = πDs( Lsb)( 360−θds ) [ mm 2 ]

2        360

en la figura 2. se representa

gráficamente Ssb como función de desviación del corte (Bc)

θds = 2 * cos −1(π − 2 Bc ) [deg]

100

Los valores de Lsb se encuentran en la

Figura 2.

Ssb = 0.00436Ds * Lsb(360 − θds)

esta ecuación es en caso de que el intercambiador tengan diferente valor de Lbs a los indicados en la figura 2.

Stb = (Stb) 1(N tt)(1 − F w) (Stb) 1 = ( π [(Dt + Ltb) − Dt 2 ]

4

con estos valores podemos ir a la figura

3. para determinar J L

J l = 0.44(1 − rs) + [1 − 0.44(1 − rs)]e (−2.2rlm)

3

Jc

factor de corrección por efecto de ventana

El factor Jc se utiliza para expresar los efectos de el flujo de ventana deflector en el factor de transferencia de calor que se basa en flujo cruzado.

Es función del corte del bafle y el diámetro Dctl, ya que ambos valores determinan el número de tubos de la ventana de bafle.

J c = 0.55 + 0.72F c F c = 1 − 2(F w)

F w = 1 (θctl − sinθctl)

2π

θctl = 2 * cos −1( Ds [1 − 2( Bc )]

Dctl        100

F c = 1 − 2F w

En la figura 4. se puede observar el valor de Jc para intervalos de cortes deflectoras de 15-45 %

4

J r

Factor de corrección de transferenci a de calor por gradiente de temperatur a adverso en flujo laminar.

Los datos muestran que para flujo laminar Re ≤ 20 se presenta una gran distribución de la transferencia de calor, el cual se puede

considerar como un efecto indeseable para el desarrollo del gradiente de temperatura a través de la capa límite.

Se puede decir que en bancos de tubos jα(N c) −0.8 ; donde L es la longitud de flujo. para el cálculo del Jr requerimos de Nc (número total de filas de tubos cruzados en todo el intercambiador)

para Re ≤ 20

J r = (J r) r = ( 10 ) 0.18 = 1.51

N c        (N c) 0.18

N c = (N tcc + N tcw)(N b + 1)

para Re ≤ 20 y Re = 100

J r = (J r) r + ( 20−Re)[(J r) r − 1]

80

para observar gráficamente ver figura 5.

5

J s

Factor de corrección por desigual espaciamie nto de el bafle en la entrada y/o salida

El factor de corrección por desigual espaciamiento de el bafle en la entrada y/o salida sucede cuando el espacio de entrada y salida para el primer y último bafle es más largo en comparación con el espacio normal entre bafles (Lbc).

Se asume que el coeficiente de transferencia de calor ideal fue calculado sobre la base del espacio entre bafles (Lbc) y que es

proporcional a vn        donde vmax es la velocidad

max

en flujo cruzado basado en el Lbc y la definición de ms.

(1−n)        *   (1−n)

J s = (N b−1)+(Li *)        +(Lo  )

(N b−1)+(Li *)+(Lo *)

n es aproximadamente una constante que se asume como 0.6 para flujo turbulento y 1 para flujo laminar.

3

para Lbi = Lbo = Lbc y si L * = Li * = Lo *

entonces J s = 1

En la Fig. 6, Js se traza contra Nb con L* como parámetro con n=0.6

L * =  Lbo  = Lbi

Lbc        Lbo