Caso 2 -Aspen Plus - Intercambiadores de Calor

Diseño de unintercambiador de calor Casos de Estudio con Aspen Plus • Diseñar un intercambiador para que se cumplan unas especificaciones fijadas.Objetivos La práctica tiene un doble objetivo: • Simular un intercambiador de coraza y tubos. . Planteamiento del problema Una corriente de 3. El caudal es de 100 kg/s. .6 atm. utilizando como fluido refrigerante agua a 32ºC y 1.5 kg/s de acetona pura a 108ºC y 2 atm se condensa en un intercambiador horizontal de coraza y tubos. que circula por los tubos. . en el que sí es necesario especificar la geometría para estimar el coeficiente global. el factor de corrección y las caídas de presión serán constantes) y el riguroso. el factor de corrección y las caídas de presión. y no requiere especificar la geometría (por tanto el coeficiente global. que se lleva a cabo con el mínimo número de datos.Metodología Para la simulación se emplea el bloque HEATX que permite estimar la transmisión de calor y caída de presión para corrientes de una o dos fases mediante dos métodos: el simplificado. El problema consta de tres apartados: • Simulación mediante el método simplificado. • Mediante el método detallado con el coeficiente global constante • Mediante el método detallado y el coeficiente global en función de la geometría.Problemas de simulación Conocemos la geometría del intercambiador y queremos obtener las temperaturas de salida de los dos fluidos. . . Se denota con C y F a los fluidos caliente y frío respectivamente y con 1 y 2 a las corrientes de entrada y salida. y las cuatro corrientes (dos de entrada y dos de salida) se dibujan con MATERIAL STREAMS.Diagrama de flujo del proceso Dibujar el diagrama de flujo: Se emplea el bloque HEATX para dibujar el intercambiador. la distancia entre el primer tabique y la placa (I BI) y el Baffle Cut (entre 0. el número de pasos por tubo (dato del problema).Términos que necesitamos saber • Shell: Coraza: Se especifica el tipo de coraza (E: un paso por carcasa). su longitud. orientación horizontal del intercambiador. • Tubes. la distancia entre tabiques (IB). • Baffles: Tabiques deflectores: Tipo y número. pitch(distancia entre el centro de un tubo a otro) que se obtiene de un figura y el diámetro interno o el externo y el espesor. disposición (triangular). Tubos: Se emplean tubos lisos y se especifica el número de tubos (Nt). . Además. diámetro interno y distancia entre el haz de tubos y la coraza (dc).25) • Nozzles: Boquillas: Diámetros de las boquillas de entrada y salida de la carcasa y los tubos.2 y 0. 025)(3.95. la cual se obtiene: A = π*D*L*Nº de Tubos = (π)(0. suponiendo U = 750 W/(m2-K) y F T = 0.Resolución del problema a) Calcular la temperatura de salida de ambos fluidos utilizando el método simplificado. constantes U: Coeficiente global de transmisión de calor FT: Factor corrector de la temperatura media logarítmica sólo queda introducir el valor del área de intercambio de calor para poder realizar la simulación.2)(255) = 64.1 m2 . . debemos especificar la geometría del cambiador y con ésta Aspen calcula la diferencia de temperaturas media logarítmica.Resolución del problema b) Calcular la temperatura de salida de ambos fluidos utilizando el método detallado: Suponiendo U constante e igual a 750 W/(m2-K) En este caso. Además en el programa ha de indicarse cuál es el fluido que circula por la carcasa ( fluido caliente: acetona). y cuál es el que circula por los tubos (fluido frío: agua). Todos los datos del intercambiador se encuentran expuestos al lado del dibujo. es de 2 E-4 m2-K/W. En este caso se elige la opción adecuada en Aspen para que en la simulación. Utilizando la geometría del cambiador para estimar U: Igual que antes pero seleccionando la opción en la que U dependa de la geometría en vez de mantenerse constante. .Resolución del problema c) Tras un determinado tiempo de uso se produce ensuciamiento en el interior de los tubos. tenga en cuenta dicha resistencia (Film Coefficient). Si la resistencia de ensuciamiento. calcular las temperaturas de salida de ambas corrientes en estas condiciones. R f.