Diseño de Un Intercambiador de Calor de Placas
July 26, 2022 | Author: Anonymous | Category: N/A
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DISEÑO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE PLACAS (PHE)
DATOS GEOMETRICOS DISTANCIA VERTICAL ENTRE LOS CENTROS DE LOS PUERTOS DISITANCIA VERTICAL DE PUERTO A PUERTO ANCHO DE LA PLACA DISTANCIA HORIZONTAL ENTRE LOS CENTROS DE LOS PUERTOS DIAMETRO DEL PUERTO ESPESOR DE LA PLACA PASO DE LA CORRUGACION PROFUNDIDAD DE LA CORRUGACION ANGULO CHEVRON NUMERO DE PASOS MATERIAL DE LA PLACA CONDUCTIVIDAD TERMICA DEL MATERIAL DE LA PLACA
ℎ
-
-
∗° ∗ℎ∗°
DATOS DE OPERACIÓN DATOS DE OPERACIÓN Flujo masico Temperatura Factor de ensuciamiento Densidad del fluido Capacidad calorífica Viscosidad Conductividad térmica Presión de operación Delta P Max permitida Coeficiente global de transferencia de calor sucio supuesta
̇ ℎ °∗° ∗° ∗° ∆ ∗°
ℎ ° 2∗2∗ ° ∗° ∗ℎ∗° ∗ℎ∗°
Fluido caliente Entrada Salida
Fluido frio Entra salida
ECUACIONES A USAR
= 4000 ° ∗∗° /ℎ /ℎ =∗ ̇ ∗ ∗ ∆
1. ASUMIR UN VALOR DE 2. CALC. Q
3. CALC. T2c O ASUMIR SEGÚN SEA NECESARIO
2= ∗ ̇ 1
4. CALC. DTLM CONTRACORRIENTE. (LMTD)
= (,−,,,)−(,,,− ,)
= ∗
5. CALC. AREA DE TRANSFERENCIA DE CALOR (A)
6. CALC. AREA DE LA PLACA PROYECTADA (
)
=∗ 1 √ = 6 ∗1 1 4 ∗ 1 2 == ∗∗ ==
7. CALC. FACTOR DE ALARGAMINETO DE LA SUPERFICIE (ɸ) valores entre 1 ≤ ɸ ≤ 1.5 mm
Donde:
factor adimensional
profundidad de corrugación paso de corrugación
8. CALC. AREA DE TRANSFERENCIA DE CALOR DE UNA PLACA (
= ==∗ ∗ = =2 = ∗− = ∗+ = ̇
9. CALC. AREA DE FLUJO DE UN CANAL (
)
)
10. CALC. NUMERO DE PLACAS (N)
11. CALC. NUMERO EFECTIVO DE PLACAS (Ne)
12. CALC. NUMERO DE VECES QUE EL FLUIDO PASA POR UNA PLACA – SI ES PARA O IMPAR (n)
13. CALC. FLUJO QUE ATRAVIESA UN CANAL EN CADA LADO DEL PHE (W) para fluido caliente y frio
14. CALC. VELOCIDAD DE MASA DEL FLUIDO (G) para fluido caliente y frio
= = 2 ∗
15. CALC. DIAMTRO HIDRAULICO (DH)
∗ ∗
= = ∗∗ ==
16. CALC. NUMERO DE REYNOLD (Re) para fluido caliente y frio
17. CALC. NUMERO DE PRANDTL (Pr) para fluido caliente y frio
ℎ=0,2536∗∗. ∗ ,
∗° ° = +++,+,
18. CALC. COEFCIENTE DE PELICULA (h) para fluido caliente y frio
19. CALC. COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERNCIA DE CALOR CORREGIDO (
)
– ≤ 2% == , , – ≥ 2% 1=1 = ∗ ∆=1, 4 ∗∗ 2 ∗ == ̇ ∗ ∗ == ∗ ∗2∗ ∆=4∗∗∗∗ ∆=4∗∗ = = ̇ ∗ ∗ = == ∗ =
20. SI FIN 21. CALC. COEFICIENTE GLOBAL DE CALOR LIMPIO
SI
22. SI CALC NUEVA AREA Y COLVER AL PASO 5 Y REALIZAR EL PROCESO ITERATIVO 23. CALC. NUEVA AREA DE TRNASFERENCIA DE CALOR (A1)
CAIDA DE PRESION 1. CALCULAR FACTOR DE FRICCION CON CORRELACION MAS ADECUADA 2. CALC. CAIDA DE PRESION SOCIADA CON LOS COLECTORES Y LOS PUERTOS DE ENTRADA PARA CADA FLUIDO
DONDE:
velocidad másica en los puertos
3. CALC. CAIDA DE PRESION DENTRO DEL NUCLEO (PASAJES DE PLACAS O CANALES) PARA CADA FLUJO
DONDE:
Velocidad de la masa del canal
ancho de la placa profundidad de la corrugación
4. CALC. CAIDA DE PRESION TOTAL
∆=∆∆ ≤≥
5. SI permitida FIN 6. SI permitida CAMBIAR DATOS GEOMETRICOS PARA GENERAR MAS TRANSFERENCIA DE CALOR
(DISTANCIA VERTICAL ENTRE LOS CENTROS)
CORRELACIONES CORRELACIONES DE TRANSFERENCIA DE CALOR
NUMERO DE NUSSELT El número de Nusselt (Nu) es un número un número adimensional que mide el aumento de la transmisión la transmisión de calor desde una superficie una superficie por la que un fluido un fluido discurre (transferencia de calor por convección) por convección)
MULEY AND MANGLIK
Recomendado para cálculos mas elaborados, es aplicable para fluidos que operan a rangos de Re ≥ 10000 su ángulo de chevron debe encontrarse dentro del intervalo de 30° 30 ° ≤ β ≤ 60° además el factor de alargamiento de la superficie ( ɸ) debe estar entre los valores 1 ≤ ɸ ≤ 1.5 mm.
== 0.0.26680.0−.06967∗ 06967∗ 90 90 7. 2 445∗ 445∗ 90 90 ∗ 2 20. 0. 7 850. 9 4∗41. 1 6∗ 10. 5 1∗ ∗ ∗ − − +. ∗ +. ∗si n ∗
DONDE:
= Numero De Reynolds
3060 ≥1000 = Ángulo De Chevron
= Número De Prandtl
= Factor De Alargamiento De La Superficie De La Placa
CONDICIONES
KUMAR
Para placas tipo chevron con un factor de alargamiento de 1.17, recomendado para cálculos rápidos
CONDICIONES
>10
30 45 60
>100 >400
0.318 0.300 0.108
=∗ ∗
0.663 0.663 0.703
FOCKE
Para placas con corrugación sinusoidal, con un Pc=10 mm (paso ( paso de corrugación), un factor de alargamiento de la superficie ( ) ≈1.464 mm y un diámetro equivalente de 10 mm.
ɸ
=∗ ∗ .
CONDICIONES
30 45 60
600-16000
2000-20000 1000-42000
1.112 0.840 0.44
0.6 0.6 0.64
WANNIARACHCHI
Recomendada para cálculos mas elaborados, para placas Chevron que operen dentro del rango de Reynolds de 1 ≤ Re ≤ 10000, además que su ángulo Chevron se encuentre en el intervalo de 20° ≤ β ≤ 62°
= [−.−.∗ ]//..∗/ . = =3.65∗ −.−.∗ −−∗ =12.6∗∗ ∗ ∗ =0.6460.0011∗
CONDICIONES
3062 110000
CORRELACIONES DE CAIDA DE PRESION MULEY AND MANGLIK
∗ 5 5. . 4 7419. 0 2∗18. 9 3∗ 5. 3 41∗ = 2.2.9170.1277∗ 277∗−.90 90 2. 0 163∗ 163∗ 90 90 ∗. ∗ +.∗sin∗∗−− 3060 ≥1000
DONDE:
= Factor de Fricción
= Numero De Reynolds
= Ángulo De Chevron
= Factor De Alargamiento De La Superficie De La Placa
CONDICIONES
KUMAR
≈ 1.1717 =
Para placas con factor de alargamiento
30
>100
2.990
, es recomendable para cálculos rápidos
0.183
>300
45 60
1.441 0.760
>400
0.206 0.215
THONON
Aplicable a toda placa que su ángulo este entre los rangos de 30° ≤ β ≤ 75°
30 45 60
>160 >200
0.370 0.6857 0.572
>550
= ∗ −
0.172 0.172 0.217
FOCKE
ɸ
Para placas con corrugación sinusoidal, con un Pc=10 mm (paso ( paso de corrugación), un factor de alargamiento de la superficie ( ) ≈1.464 mm y un diámetro equivalente de 10 mm.
30
600-16000
6.70
2.09
45 60
1800-30000 3000-50000
1.46 0.8975
0.177 0.263
=
MASLOV Y KOVALENKO
PARA PLACAS CON ángulos de 30°y con fluidos que estén dentro del rango de numero de Reynolds de 50 ≤ β ≤ 20000
= ∗ − ∗
DONDE:
= =2∗ = Diámetro Equivalente
Profundidad De Corrugación
Distancia Vertical De Puerto A Puerto
30
50-20000
0.25
915
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