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PDVSA N° TITULO
REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.
APROB. FECHAAPROB.FECHA
TRANFERENCIA DE CALOR
�1994
MDP–05–E–04 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO PARAINTERCAMBIADORES DE DOBLE TUBO
INTERCAMBIADORES DE CALOR
AGO.950 26
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
ESPECIALISTAS
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Indice1 OBJETIVO 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 ALCANCE 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 REFERENCIAS 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4 CONSIDERACIONES DE DISEÑO 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 Tipos de equipos y sus aplicaciones 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Ventajas de los intercambiadores de doble tubo 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Efecto de aletas longitudinales 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5 METODOLOGIA DE DISEÑO 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 Procedimiento de cálculo detallado 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Cálculos automatizados 12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6 NOMENCLATURA 13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7 APENDICE 17. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tabla 1 Datos físicos para secciones comunes de doble tubo 18. . . . . . . Tabla 2 Constantes geométricas para secciones de doble tubo 19. . . . . . Tabla 3 Constantes Ft para secciones de doble tubo 20. . . . . . . . . . . . . . . Figura 1 Componentes típicos de unidades de doble tubo 21. . . . . . . . . . . Figura 2 Coeficiente de transferencia de calor en los tubos 22. . . . . . . . . . Figura 3 Caída de presión por fricción a través de los tubos 23. . . . . . . . . Figura 4 Valor de la función térmica para hidrocarburos líquidos 24. . . . . . Figura 5 (K (N° Prandtl) 1/3) 25. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 6 Eficiencia de aletas longitudinales 26. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1 OBJETIVOEl objetivo de este documento es proveer al ingeniero de proceso y diseño con unaherramienta de cálculo manual para el dimensionamiento de Intercambiadores decalor de doble tubo.
El tema “Intercambiadores de Calor “, dentro del area de “Tranferencia de Calor“, en el Manual de Diseño de Procesos (MDP), está cubierto por los siguientesdocumentos:
PDVSA–MDP– Descripción del Documento
05–E–01 Intercambiadores de Calor: Principios Básicos.
05–E–02 Intercambiadores de Calor: Procedimientos de diseño paraIntercambiadores de tubo y carcaza (Incluye vaporización,condensación, calor sensible).
05–E–03 Intercambiadores de Calor: Procedimiento de Diseño paraEnfriadores de Aire.
05–E–04 Intercambiadores de Calor: Procedimiento de Diseño paraIntercambiadores de doble tubo. (Este documento)
05–E–05 Intercambiadores de Calor: Procedimiento de Diseño paraServicios Criogénicos.
Este documento, junto con los demás que cubren el tema de “Intercambiadoresde Calor”, dentro del Manual de Diseño de Procesos (MDP) de PDVSA, son unaactualización de la Prácticas de Diseño “Intercambiadores de Calor”, presentadasen la versión de Junio de 1986 del MDP (Sección 9), modificadas para hacermención del uso de información y programas de HTRI.
2 ALCANCEEste Documento presenta el procedimiento manual de diseño recomendado parafijar el tamaño de intercambiadores de doble tubo. Refiérase al documentoPDVSA–MDP–05–E–01 para más información sobre unidades de doble tubo.
3 REFERENCIASManual de Diseño de Proceso (versión 1986)� Vol V, Subsección 9H “Intercambiadores de calor: Procedimiento de cálculo
cuando no hay cambio de fase”
Manual de Diseño de Proceso
� PDVSA–MDP–05–E–01 “Intercambiadores de calor: principios básicos”
Manual de Ingeniería de Diseño� PDVSA–MID–EA–EA–202–PR, “Equipo para intercambio de calor de doble
tubo”
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� PDVSA–MID–L–TP–2.1 “Intercambiadores de calor requisición, análisis deofertas y detalles de compra”
� PDVSA–MID–90617.1.041 “Guías de ingeniería para intercambiadores decalor de carcaza y tubos”
Otras Referencias
� Hewitt, G. F.; Shires, G. L. and Bott T. R.; Process Heat Transfer; First Edition;CRC Press, Inc. (1993).
� Kern, D.Q., Process Heat Transfer, McGraw Hill, New York 1950
� McKetta, J. J.; Heat Exchanger; First Edition; Marcel Dekker, Inc. (1991).
� Hagner, R.C., Petro/Chem Engineer, 27, August 1968 .
4 CONSIDERACIONES DE DISEÑO
4.1 Tipos de equipos y sus aplicaciones
Los intercambiadores de calor de doble tubo consisten en uno o más tubos dentrode una carcaza de tubo. Las unidades casi siempre consisten de dos tubos rectosconectados en un extremo en forma de U o de “gancho de pelo” (“hairpin”). A estemontaje se le llama sección de doble tubo. A pesar de que algunas secciones dedoble tubo tienen tubos sencillos, la mayoría tienen aletas longitudinales en elexterior del tubo interior.
Las secciones de doble tubo están disponibles en todos los materiales comunesde construcción. También, los tubos, aletas y carcaza pueden ser de diferentesmateriales. Sin embargo, debido a que las aletas normalmente están soldadas alos tubos, la aleta y el tubo deben ser de materiales compatibles.
El uso de tubos aleteados en secciones de doble tubo normalmente es económicosi el coeficiente anular de transferencia de calor es menor que el 75% delcoeficiente interno del lado del tubo. Esta es una regla que puede tenerexcepciones. El punto en el cual empieza a ser o no económico es función delcoeficiente anular de transferencia y el material de la aleta; éstos a su vez afectanla eficiencia de la aleta. La eficiencia de la aleta se incrementa con la disminucióndel coeficiente anular y el aumento de la conductividad térmica de la aleta.Adicionalmente, las aletas cortas tienen mayor eficiencia.
Las secciones de doble tubo pueden ser combinadas en una variedad de arreglosen serie y/o en paralelo para proveer el área superficial requerida y mantenersedentro de las limitaciones de caída de presión. Las secciones instaladas en serienormalmente están una sobre otra. Las conectadas en paralelo normalmenteestán una al lado de la otra; los arreglos instalados en combinación serie/paraleloestán compuestos por secciones de lado a lado y una sobre otra.
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4.1.1 Unidades de tubo sencillo
Las secciones de doble tubo sencillo contienen un tubo interior o un tubo dentrode una carcaza de tubo. Existen en el mercado diferentes tamaños de carcazasde tubo, éstas van desde 50 a 100 mm (2 a 4 pulg). El tubo interior puede sersencillo o con aletas longitudinales, éste viene en diámetros externos de 19 a 64mm (3/4 a 2 1/2 pulg).
Las aletas, de 16 a 48 por tubo, tienen una altura de 12.7 a 25.4 mm (1/2 a 1 pulg)y un espesor de 0.89 a 1.27 mm (35 a 50 mils). En servicios donde existen cambiosde fase, las aletas frecuentemente contienen huecos, permitiendo así laredistribución de fluido a lo largo del tubo.
Las secciones de tubo sencillo usualmente son económicamente justificables sila superficie del área equivalente es menor que 30 m2 (300 pie2)aproximadamente. Sin embargo, este criterio no puede ser usado firmementedebido a que el costo del sistema es función del servicio, materiales e instalación.
4.1.2 Unidades multiples
Las secciones de doble tubo con tubos múltiples contienen de 7 a 64 tubos dentrode la carcaza del tubo externo. Los tubos pueden ser sencillos o con aletaslongitudinales. Normalmente, sólo los tubos sencillos son usados en seccionescon más de 19 tubos. Los tamaños de la carcaza de la sección de doble tubo varíande 100 a 400 mm (4 a 16 pulg). Los tubos internos vienen disponibles en diámetrosexternos de 15.9 a 25.4 mm (5/8 a 1 pulg). Las aletas de 12 a 20 por tubo, tienennominalmente una altura de 6.4 mm (1/4 pulg) y un espesor de 0.89 mm (35 mil).
Las secciones más comunes son aquellas que contienen 7 tubos. Sin embargo,la economía de estas secciones es difícil de definir debido al gran área superficialpor sección. Una o dos secciones normalmente son más económicas que el áreasuperficial equivalente en secciones de tubo sencillo. Pero si el servicio requiereporciones fraccionadas o tubos cortos en secciones múltiples, las secciones detubo sencillo son más económicas.
Las secciones que contengan más de 7 tubos por sección raramente son usadasdebido a que tienen, para la mayoría de los servicios, ventajas económicaslimitadas sobre otras secciones con menos tubos.
4.2 Ventajas de los intercambiadores de doble tuboComo se describió en la subsección 4.5.3 del documentoPDVSA–MDP–05–E–01, el rango de aplicación de los intercambiadores dedoble tubo es muy amplio. Estas unidades pueden ser diseñadas para operar aaltas temperaturas y presiones y fabricadas como módulos estandares,resultando así relativamente económicos.
Estas unidades son la forma mas simple de un intercambiador de calor,particularente ventajosas para aplicaciones de baja carga térmica. Con la adición
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de aletas mejoran la tranferencia de calor en el lado de la carcaza y pueden serusadas como módulos de construcción en arreglos paralelo–serie y multitubos,cubriendo asi un amplio rango de los requerimientos de un proceso.
4.2.1 Simplicidad de construcción
Para aplicaciones que requieren cargas calóricas relativamente bajas (porejemplo, <1000 kW) y donde la transferencia de calor no representa un problema(por ejemplo intecambiadores líquido–líquido), estas unidades con tubos lisosresultan muy ventajosas dada su simplicidad de construcción.
4.2.2 Facilidad de mantenimiento
El sello de los intercambiadores de doble tubo se logra mediante juntas bridadasy anillo de sello, lo cual permite separar el tubo interno y la carcaza para sulimpieza, tanto con tubos lisos como con tubos aleteados.
4.2.3 Flujo en contracorriente
Estas unidades permiten un patron de flujo completamente en contracorriente,donde el fluido frío puede ser calentado hasta temperaturas por encima de latemperatura de salida del fluido caliente. Esto elimina las restricciones impuestapor la temperatura de aproximación o la temperatura de cruce.
4.2.4 Factibilidad de tubos aleteados
Estas unidades son particularmente adaptables a aquellas aplicaciones querequieren mejorar la tranferencia de calor mediante el uso de superficiesextendidas en forma de aletas. Las aletas son usadas cuando el coeficiente detransferencia de calor en el lado de la carcaza (o ánulo) es muy bajo; usualmente,cuando el coeficiente para superficies no aleteadas es menor que la mitad alcorrespondiente en el lado de los tubos. Esta situación puede ocurrir cuando elfluido en el lado de la carcaza es un gas o un líquido de alta viscocidad.
4.2.5 Aplicacion en servicios de alta presión
Para una carga calórica dada, una serie de intercambiadores de doble tuborequerirán diametros mucho menores que las unidades equivalentes de tubo ycarcaza. Debido a ello, el espesor de pared de la carcaza es más pequeño y, paraaplicaciones de alta presión, esto es un factor significativo en la determinación delcosto e, inclusive, de su factibilidad.
4.3 Efecto de aletas longitudinalesComo se ha mencionado previamente, en muchas aplicaciones de unidades dedoble tubo, a la superficie externa del tubo central se le adicionan aletaslongitudinales con el propósito de mejorar la transferencia de calor. Estas aletastiene dos efectos principales:
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1. Reducen el area transversal de flujo en el lado de la carcaza, lo cual resultaen cambio en el diametro hidraulico del ánulo y la aleta e incremento de lavelocidad del fluido.
2. Incrementan el area de transferencia.
El efecto neto del uso de aletas longitudinales es un incremento tanto de latransferencia de calor como de la caida de presión.
5 METODOLOGIA DE DISEÑO
5.1 Procedimiento de cálculo manual detalladoEl procedimiento de cálculo siguiente está basado en flujos sin cambio de fase,tanto que en los tubos como en el espacio anular. Si el flujo cambia de fase encualquiera de los lados (condensación o vaporización), siga el procedimiento decálculo para el lado del tubo según el documento PDVSA–MDP–05–E–02, paraevaluar el coeficiente de transferencia de calor y caída de presión. Cuando elcambio de fase ocurre en el espacio anular, use el diámetro equivalente, de, en vezde di y dE.
La Tabla 1 contiene los parámetros geométricos más comunes disponibles ensecciones de doble tubo. Los parámetros geométricos para las secciones nopresentes en ésta, pueden ser calculados usando las ecuaciones en la Tabla 2.
Paso 1.– Información Mínima Requerida
De acuerdo con la guía general para diseño presentada en la subsección 5.3 dedocumento PDVSA–MDP–05–E–01, debe ubicarse la siguiente información:
1. Información mínima de proceso:
Fase y naturaleza del flujo: líquido, vapor, gas, bifásico, vapor de agua, agua,hidrocarburos, etc.
Flujos totales (entrando y saliendo de la unidad, mínimo por un lado): másicoo volumétrico, especificado por fase cuando se trata de flujo bifásico.
Propiedades de los fluidos: calor específico, calor latente, conductividadtérmica, viscosidad, peso molecular o gravedad específica o densidad.
Condiciones de operación: temperatura y presión a la entrada y/o salida dela unidad
Caidas de presión permisibles : máxima permitida en cada lado
Factores de ensuciamiento: preferiblemente basados en experienciasoperacionales.
Condiciones de diseño: temperatura y presión en cada lado de la unidad.
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Características de los fluidos: corrosivas y/o tóxicas y/o inflamables.
Existencia de ciclos térmicos: frecuencias de paradas y arranque, si es unaoperación por carga, etc.
2. Información mecánica mínima :
Materiales de construcción
Espesor de pared por consideraciones de corrosión.
Tolerancia por corrosión.
Especificaciones, códigos y estándares.
Tamaño o limitaciones de espacio.
3. Especificaciones dadas por el cliente.
4. Bases de diseño del proyecto.
Paso 2.–Criterios de diseño
Verificar que se cumplan los criterios de diseño típicos para este tipo de unidadesy servicios, los cuales se presentan en la sección 4. Otros criterios adicionales seencuentran en las subseccion 4.5 del documento PDVSA–MDP–05–E–01.
Paso 3.– Carga calórica
Determinar la carga calórica ( “duty” ) del intercambiador en base a los datos deproceso obtenidos en el paso 1.
Paso 4.– Selección del tipo
Se hace un estimado del tipo, tamaño, número y arreglo de las secciones. Pruebeprimero con una carcaza de 75 mm (3 pulg). Cambie a una carcaza de 100 mm(4 pulg) con tubos de 65 mm (2 1/2 pulg) para reducir la velocidad anular. Lassecciones pueden ser paralelas si se requiere.
Paso 5.– Arreglo del flujo
El fluido más viscoso usualmente pasa a través del espacio anular. El agua deenfriamiento normalmente pasa a través del lado del tubo.
Paso 6.– Calcule las condiciones terminales y la diferencia de temperaturamedia logarítmica efectiva
1. Determine las temperaturas siguientes:
a. La temperatura de entrada del fluido que va a ser enfriado, T1
b. La temperatura de salida del fluido que va a ser enfriado, T2
c. La temperatura de entrada del fluido que va a ser calentado, t1
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d. La temperatura de salida del fluido que va a ser calentado, t2
2. Determine la diferencia de temperatura media logarítmica, ∆tm
�tm ��T1–t2�–�T2–t1�
ln�T1–t2
��T2–t1
�Ec. (1)
Debido a que el flujo es en contracorriente (o en paralelo si se desea), el factor Fnde corrección no se aplica a ∆tm.
Si una (o las dos) de las corrientes cambia de fase, y la temperatura de punto derocío o del punto de ebullición está entre la temperatura de entrada y salida, diseñeel intercambiador como se indica en el documento PDVSA–MDP–05–E–02.
Paso 7.– Calcule el coeficiente de transferencia de calor en el lado del tubo
1. Calcule la velocidad en los tubos
Ec. (2)V � F6 � Mm NT d2
i
2. Evalúe el coeficiente de transferencia de calor, hio
El coeficiente de transferencia de calor se determina igual que enintercambiadores de tubo y carcaza, excepto que los cálculos se basan en eldiámetro interno del tubo. El valor de hi debe ser multiplicado por AI/AE paraponerlo en base al área externa.
a. Para agua:
1Rio
� hio � hi
AiAO
��F9
� (V)0.7
�di�0.3 �AE�AI�
�F10 tt � F11100
�0.26
Ec (3)
b. Para otros fluidos:
1. Evalúe el Número de Reynolds:
NRe ��F39
� * dimV
ZEc. (4)
2. Evalúe Yth de la Figura 1.
3. Evalúe K (cZ/k)1/3 de la Figura 3. o Figura 4.
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4. Evalúe hio:
1Rio
� hio � hiAiAE
�Yth
�di� �AE�AI�
K �CZK�1�3 � Z
ZW�0.14
Ec (5)
Asuma (Z/ZW)0.14 igual a 1 hasta que la temperatura de la pareddel tubo sea calculada
5. El factor de ensuciamiento en el lado del tubo:
rio = ri (AE/Ai) donde ri es el factor de ensuciamiento, ver Tabla 5del documento PDVSA–MDP–05–E–01.
Paso 8.– Calcule la caída de presión en el lado del tubo
1. Evalúe la caída de presión por fricción por pase de tubo, ∆Ptf:
a. Ytp de la Figura 3.
b. Calcular mV2/F18 (Ec. 6)
c. Ec. (6)�Ptf � Ytp L�di�mV2�F18
��Zw�Z��
Ø = 0.14 para flujo turbulento (NRe > 2100)
Ø = 0.25 para flujo laminar (NRe � 2100)
2. Evalúe la caída de presión por pase de tubo debido a los codos, entrada ysalida, ∆Ptr:
�Ptr � 3�mv2�F18� Ec. (7)
3. Evalúe la caída de presión por sección, ∆Pts:
�Pts � 2Ft ��Ptf � �Ptr� Ec. (8)
Para Ft, ver Tabla 3
Paso 9.– Calcule el coeficiente de transferencia de calor anular
1. Evalúe la velocidad en el espacio anular
V � M�mAA Ec. (9)
2. Evalúe el número de reynolds
NRe �F39 de mV
ZEc. (10)
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3. Evalúe el coeficiente anular, ho:
a. Yth de la Figura 2.
b. K (CZ/k)1/3 de la Figura 4. ó Figura 5.
c. 1�R0 � h0 �Yth
deK �CZ
k�1�3� Z
Zw�0.14
Ec. (11)
Asuma (Z/Zw)0.14 igual a 1 hasta que la temperatura de la pared del tubo seacalculada.
4. Factor de ensuciamiento anular, ro. ro es el factor de ensuciamiento, ver Tabla5 del documento PDVSA–MDP–05–E–01.
Paso 10.– Calcule la caída de presión anular
1. Evalúe la caída de presión por fricción por pase, ∆Ptf:
a. NRe �F39 d�e mV
ZEc. (12a)
b. Ytp de la Figura 3.
c. m V2�F18 Ec. (12b)
d. �Ptf � Ytp L�d�e �mV2
F18� �ZW
Z�� Ec. (12c)
Ø = 0.14 para flujo turbulento (Nre > 2100)
Ø = 0.25 para flujo laminar (Nre � 2100)
2. Evalúe la caída de presión por pase debido a los codos, entradas y salidas,∆Ptr
�Ptr �3mV2
F18Ec. (13)
3. Evalúe la caída de presión anular por sección, ∆Pas
�Pas � 2.4 ��Ptf � �Ptr� Ec. (14)
Paso 11.– Calcule el coeficiente global de transferencia de calor
1. Resistencia en la pared del tubo:
rW � ��KWAEAI
�Para los valores de �, ver Tabla 1� Ec. (15)
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(Este valor de resistencia de pared es levemente conservador. La relaciónAf/AI puede ser sustituida por el cociente dado por el área externa y el áreaexistente entre la mitad de di y dE. Sin embargo, esta diferencia no afectaapreciablemente el coeficiente global).
2. Eficiencia ajustada de aleta
La eficiencia de la aleta toma en consideración el hecho de que existe ungradiente de temperatura a través de la aleta, causando una reducción enla efectividad de la fuerza impulsora por diferencia de temperatura.
a. ha = 1/Ro+ro
b. Evalúe el parámetro correlacionado a la eficiencia de la aleta:
Hfha
F40 Kf Tf Ec. (16)
c. Eficiencia de la aleta, Ef, Figura 6.
d. Use el cociente entre el área total de las aletas y el área superficial totalexterna, Af/AE, para obtener la eficiencia ajustada de la aleta, Ew:
EW � Ef �AfAE���1–
AfAE� Ec. (17)
3. Coeficiente global, Uo
a. Rt � Rio � rio � rW�Ro � r0�EW
� Ec. (18a)
b. Uo � 1�Rt Ec. (18b)
Paso 12.– Temperaturas de la Pared del Tubo
1. Temperatura interna de la pared del tubo:
tWi � tt � U0�Rio � rio
� �ts–tt� Ec. (19)
2. Temperatura externa de la pared del tubo:
tWO � TS–UO�R0 � r0�EW
� �ts–tt� Ec. (20)
Devuélvase a los cálculos de los coeficientes de transferencia de calor para el ladode los tubos y el lado anular y corrija el efecto de viscosidad en la pared. Haga lascorrecciones necesarias en los cálculos del coeficiente global de transferencia decalor.
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Paso 13.– Número de secciones requeridas
1. Area por sección, As
2. Area total requerida, A:
A � Q�U0 �tm Ec. (21)
3. Número de secciones, Ns
NS � A�AS Ec. (22)
Paso 14.– Calcule la caída de presión total
1. La caída de presión total en el lado de los tubos, ∆Pt
�Pt � NS �Pts Ec. (23)
2. La caída de presión total en el espacio anular, ∆Ps
�PS � NS �Pas Ec. (24)
5.2 Cálculos automatizadosDebido a que HTRI no ofrece un programa para cálculos de transferencia de calorcon doble tubo, se usará el programa “HEXTRANTM ” (SIMSCI), comoprocedimiento oficial automatizado para cálculos con doble tubo. Remitimos allector al manual del programa“HEXTRANTM ”, sección 43 (“Doble pipeexchangers”). Es conveniente mencionar que el programa evalúa unaconfiguración predeterminada (la cual podría definirse siguiendo lo indicado en5.1), y permite flujo bifásico.
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6 NOMENCLATURA
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Enunidades
SI
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Enunidadesinglesas
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
AÁÁÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Area total del intercambiadorÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
m2 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
pie2ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁAA
ÁÁÁÁÁÁ=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁArea de flujo en el espacio anular
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁm2 ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁpie2ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
AfÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Area superficial de la aleta por unidadde longitud de tubo
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
m2/mÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
pie2/pie
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
AiÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Area superficial interna por unidad delongitud de tubo
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
m2/m ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
pie2/pie
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
AE ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Area superficial externa por unidad delongitud de tubo
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
m2/m ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
pie2/pie
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
As ÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Area por sección ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
m2 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
pie2
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
C ÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Calor específico del fluido a latemperatura promedio de la masa
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
kJ/kg °C ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
BTU/lb °F
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
deÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Diámetro hidráulico para cálculos detransferencia de calor
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
mmÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
pulg
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
d’eÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Diámetro hidráulico para cálculos decaída de presión
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
mm ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
pulg
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
di ÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Diámetro interno del tubo interior ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
mm ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
pulgÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
dE ÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Diámetro externo del tubo interior ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
mm ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
pulgÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
d2 ÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Diámetro interno del tubo exterior ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
mm ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
pulgÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
EF ÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Eficiencia de la aleta ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
AdimensionalÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
EwÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Eficiencia ajustada de la aleta ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
AdimensionalÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
FiÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Factor cuyo valor depende de lasunidades usadas (Ver tabla al final)
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁFt ÁÁÁ
ÁÁÁ= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Factor de corrección de la caída depresión en el lado del tubo
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Hf
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Altura de la aletaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
mmÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
pulgÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
hio
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Coeficiente películar anular internobasado en el área externa
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
W/m2 °CÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
BTU/hpie2
°FÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
hoÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Coeficiente pelicular anularÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
W/m2 °CÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
BTU/hpie2
°FÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
KfÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Conductividad térmica del material dela aleta, ()
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
W/m °C ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
BTU/hpie2
°F/pieÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Kw ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Conductividad térmica de la pared deltubo
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
W/m °C ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
BTU/hpie2
°F/pie
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
K ÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Conductividad térmica del fluido atemperaturas térmicas
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
W/m °C ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
BTU/hpie2
°F/pieÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁL
ÁÁÁÁÁÁ=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁLongitud de la sección de tubo
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁm
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁpieÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁlÁÁÁÁÁÁ=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁEspesor de la pared del tubo, m (pie)
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁm
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁpie
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TRANSFERENCIA DE CALORPROCEDIMIENTO DE DISEÑO PARA
INTERCAMBIADORES DE DOBLE TUBOAGO.950
PDVSA MDP–05–E–04
Página 14
�����
.Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
M ÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Flujo másico ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
kg/s ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
lb/hÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
m ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Densidad del fluido a temperaturaspromedio de la masa
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
kg/m3 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
lb/pie3
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
NF ÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Número de aletas por tubos ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
adimensional
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
NRe ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Número de Reynolds ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
adimensional
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Ns ÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Número de secciones ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
adimensional
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Nt ÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Número de tubos por sección ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
adimensional
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
DPas ÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Caída de presión anular por sección ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
kPa ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
psi
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
DPs ÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Caída de presión total anular ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
kPa ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
psi
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
DPt ÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Caída de presión total del lado deltubo
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
kPa ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
psi
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁDPtf
ÁÁÁÁÁÁ=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁCaída de presión por fricción
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁkPa
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁpsiÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
DPtr
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Caída de presión por codos, entrada ysalida
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
kPaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
psi
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
DPtsÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Caída de presión por sección en ellado del tubo
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
kPaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
psi
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Q ÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Velocidad de transferencia de calor ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
W ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
BTU/hÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
RioÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Resistencia pelicular interna basadaen el área externa
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
m2 °C/WÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
hpie2
°F/BTUÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Ro ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Resistencia pelicular anular ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
m2 °C/WÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
hpie2
°F/BTU
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Rt ÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Resistencia total a la transferencia decalor
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
m2 °C/WÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
hpie2
°F/BTUÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
riÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Resistencia interna porensuciamiento, basado en el áreasuperficial interna
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
m2 °C/WÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
hpie2
°F/BTU
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
rio ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Resistencia interna porensuciamiento, basado en el áreasuperficial externa
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
m2 °C/WÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
hpie2
°F/BTU
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
roÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Resistencia anular por ensuciamientoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
m2 °C/WÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
hpie2
°F/BTUÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
rwÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Resistencia de la pared del tuboÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
m2 °C/WÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
hpie2
°F/BTUÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
TfÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Espesor de la aleta ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
mm ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
pulgÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
T1ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Temperatura de entrada del fluido queva a ser enfriado
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
°C ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
°F
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
T2 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Temperatura de salida del fluido queva a ser enfriado, °C (°F)
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
°C ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
°F
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Ts ÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Temperatura promedio de la masa delfluido en el espacio anular, °C (°F)
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
°C ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
°F
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
TtÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Temperatura promedio de la masa delfluido en el lado de los tubos
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
°CÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
°F
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�����
.Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Twi ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Temperatura interna de la pared deltubo
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
°C ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
°F
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Two ÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Temperatura externa de la pared deltubo
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
°C ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
°F
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
t1ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Temperatura de entrada del fluido queva a ser calentado
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
°CÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
°F
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
t2ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Temperatura de salida del fluido queva a ser calentado
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
°C ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
°F
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Dtm ÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Diferencia de temperatura media ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
°C ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
°FÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Uo ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Coeficiente global de transferencia decalor
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
W/m2 °CÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
BTU/hpie2
°FÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
V ÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Velocidad ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
m/s ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
pie/s
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Yth ÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Factor de correlación de transferenciade calor
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Adimensional
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
YtpÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Factor de correlación de caída depresión
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Adimensional
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ZÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Viscosidad del fluido a su temperaturapromedio, ()
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Pa.sÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
cP
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ZwÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Viscosidad del fluido a la temperaturade la pared, Pa.s (cP)
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Pa.s ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
cP
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Página 16
�����
.Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma
FACTORES QUE DEPENDEN DE LAS UNIDADES USADASÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
En unidadesÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
En unidadesÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
SI ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
inglesasÁÁÁÁÁÁÁÁ
F6ÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Ec. (2) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
1.274x106 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
1/19.625ÁÁÁÁÁÁÁÁ
F9ÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Ec. (3) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
1.27x104 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
368ÁÁÁÁÁÁÁÁ
F10ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Ec. (3) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁF11ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Ec. (3) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁF16ÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
103 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
12ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
F18ÁÁÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Ecs. (6), (6a), (7),(12b), (12c) y (13)
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
2000 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
9270
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
F39 ÁÁÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Figs. (2), (3)
Ecs. (4), (10) y (12a)
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
10–3 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
119.619
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
F40 ÁÁÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Fig. (6)
Ec. (16)
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
500 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
6
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
F41 ÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
1/2.5x107 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
576ÁÁÁÁÁÁÁÁ
F42 ÁÁÁÁ
=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
4x103 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
48
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TRANSFERENCIA DE CALORPROCEDIMIENTO DE DISEÑO PARA
INTERCAMBIADORES DE DOBLE TUBOAGO.950
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�����
.Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma
7 APENDICETabla 1 Datos físicos para secciones comunes de doble tuboTabla 2 Constantes geométricas para secciones de doble tuboTabla 3 Constantes Ft para secciones de doble tubo (Tabla nueva)Figura 1 Componentes típicos de unidades de doble tuboFigura 2 Coeficiente de transferencia de calor en los tubosFigura 3 Caída de presión por fricción a través de los tubosFigura 4 Valor de la función térmica para hidrocarburos líquidosFigura 5 (K (N° Prandtl) 1/3)Figura 6 Eficiencia de aletas longitudinales
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PRACTICAS DE DISEÑO
TRANSFERENCIA DE CALORPROCEDIMIENTO DE DISEÑO PARA
INTERCAMBIADORES DE DOBLE TUBOMAR.780
PDVSA PD–SEC–9H
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TABLA 1. DATOS FISICOS PARA SECCIONES COMUNES DE DOBLE TUBO (1)
Tamaño
Nominal Areapor
D.I.
de lacarcaza
Sección (2) NominalAE AF
mm 3.05 m 6.10 m mm di, mm de, mm x103, m NF Ai AE AAx103, m2 de,mm d’e,mm
75 4.65 9.38 40 40.9 48.3 3.69 24(3) 5.93 0.801 2.65 13.92 10.54
100 5.30 10.59 40 40.9 48.3 3.69 28(3) 6.72 0.824 2.60 12.07 9.40
6.60 13.10 40 40.9 48.3 3.69 36(3) 8.30 0.858 2.51 9.42 7.65
100 8.36 16.72 40 40.9 48.3 3.69 24(4) 10.65 0.890 5.84 17.04 13.84
9.57 19.14 40 40.9 48.3 3.69 28(4) 12.25 0.905 5.76 4.63 12.17
12.08 24.15 40 40.9 48.3 3.69 36(4) 15.40 0.925 5.56 11.25 9.70
100 5.11 10.22 65 62.71 73.02 5.15 24(3) 4.26 0.727 1.93 9.22 6.65
6.97 13.94 65 62.71 73.02 5.15 36(3) 5.80 0.800 1.80 6.30 4.93
8.83 17.65 65 62.71 73.02 5.15 48(3) 7.36 0.841 1.66 4.60 3.76
100 9.94 19.79 20 14.83 19.05 2.11 16(6) 4.95 0.740 4.52 11.23 9.35
100 12.17 24.25 22 18.01 22.22 2.11 20(6) 5.01 0.753 3.65 7.37 6.35
100 3.07 6.04 22 18.01 22.22 2.11 –– 1.23 –– 5.50 45.0 27.2
100 3.53 6.87 25 18.59 25.90 3.41 –– 1.37 4.66 33.5 21.2
NOTAS:
(1) Los datos dados son para aletas de tubo, marca Brown, de secciones de tubería de pesoestándar. Los datos presentados están limitados a los tipos de secciones usadas comúnmente. Sinembargo, existe una gran variedad de diseños de disponibilidad inmediata que no estan tabulados.(2) Area por sección (m2 (pie2)) está basada en una sección de horquilla o gancho de pelo (2longitud de tubo) la cual tiene las distancias nominales indicadas.(3) Altura de las aletas = 12.7 mm (0.50 pulg), espesor de las aletas = 0.89 mm (0.035 pulg).(4) Altura de las aletas = 25.4 mm (1.00 pulg), espesor de las aletas = 0.89 mm (0.035 pulg). (5)7 tubos de sección(6) Altura de las aletas = 5.3 mm (0.21 pulg), espesor de las aletas = 0.89 mm (0.035 pulg).(7) Para convertir de mm a pulgadas, divida entre 25.4.(8) Para convertir de m a pie, divida entre 0.3048.
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TABLA 2. CONSTANTES GEOMETRICAS PARA SECCIONES DE DOBLE TUBO
Area de flujo anular, AA, m2
AA= �2. 5x10–7� �d 2–NT�� d 2+4NF HF TF
�
Area de superficie aleteada pro metro de longitud de tubo, Af, m2/m
AF= �10–3� NF�2HF+TF
�
Area de superficie interna por metro de longitud de tubo, Ai, m2/m
Ai= �10–3� � di
Area de superficie externa por metro de longitud de tubo, AE, m2/m
AE= �10–3� �� dO+2NF HF�
Area por sección, As, m2
AS= 2NT AE L
Diámetro hidráulico para cálculos de transferencia de calor, de, mm
de ��4x103� AA
NT AE
Diámetro hidráulico para cálculos de caída de presión, de’, mm
d�e ��4x103� AA
NT AE � �10–3� � d2
NOTAS:
Para convertir de mm a pulg, divida entre 25.4Para convertir de m a pie, divida entre 0.3048
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TABLA 3. FACTOR DE CORRECION DE LA CAIDA DE PRESION POR EL LADO DELTUBO
Tubos de AceroFt
Tubos de Aleaciones no FerrosasFt
mm pulg t (mm) (1) Sencillo Aleteado Sencillo Aleteado
19.05 (3/4) 1.24 1.28 1.35 1.14 1.19
1.65 1.34 1.42 1.17 1.23
2.11 1.41 1.53 1.20 1.30
2.77 1.53 1.74 1.26 1.39
25.40 (1) 1.65 1.24 1.28 1.10 1.12
2.11 1.28 1.33 1.12 1.15
2.77 1.35 1.43 1.15 1.19
3.40 1.43 1.19
38.10 (1 1/2) 2.11 1.18
2.77 1.21
3.40 1.25
4.19 1.31
NOTA:
(1) Para convertir de mm a pulg, divida entre 25.4
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Fig 1. COMPONENTES TIPICOS DE UNIDADES DE DOBLE TUBO
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Fig 2. COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN TUBOS
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Fig 3. CAIDA DE PRESION POR FRICCION A TRAVES DE LOS TUBOS
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Fig 4. VALOR DE LA FUNCION TERMICA PARA HIDROCARBUROS LIQUIDOS
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Fig 5. (K (N° PRANDTL) 1/3)
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Fig 6. EFICIENCIA DE ALETAS LONGITUDINALES
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