Diseño térmico de un intercambiador de calor de doble tubo aleteado para el enfriamiento de metanol

Abstract

In the present work, the thermal design of a double tube heat exchanger with finned tubes for methanol cooling was performed. Two sensitivity studies were also carried out to determine the influence of an increase in both the feed rate (mc) and the methanol inlet temperature (T1) on four exchanger design parameters. The designed heat exchanger will have a fin efficiency of 0.236, a cleaning factor of 0.60, a heat transfer area under fouling conditions of 20.53 m2, and a total number of hairpins equal to three to meet the thermal duty of the system. Both the calculated pressure drop of the cooling water (5,880.39 Pa) and the methanol (70,711.91 Pa) are below the maximum limits established by the process. A pumping power of 17.52 W and 160.62 W is required to pump the cooling water and methanol respectively. It is recommended that mc does not exceed 5,800 kg/h, while T1 can be increased up to 80 ºC without negatively affecting the pressure drop of the cooling water, although this increases the pumping power of the cooling water.Caída de presiónEn el presente trabajo se efectuó el diseño térmico de un intercambiador de calor de doble tubo con tubos aleteados para efectuar el enfriamiento de metanol. Se realizaron además dos estudios de sensibilidad para determinar la influencia que presenta un incremento de tanto el caudal de alimentación (mc) como la temperatura de entrada del metanol (T1) sobre cuatro parámetros de diseño del intercambiador. El intercambiador de calor diseñado tendrá una eficiencia de la aleta de 0,236, un factor de limpieza de 0,60, un área de transferencia de calor bajo condiciones de ensuciamiento de 20,53 m2 y un número total de horquillas igual a tres para cumplir con la demanda térmica del sistema. Tanto la caída de presión calculada del agua de enfriamiento (5 880,39 Pa) como la del metanol (70 711,91 Pa) se encuentran por debajo de los límites máximos fijados por el proceso. Se necesita una potencia de bombeo de 17,52 W y 160,62 W para impulsar el agua de enfriamiento y el metanol respectivamente. Se recomienda que mc no supere los 5 800 kg/h, mientras que T1 puede incrementarse hasta 80 ºC sin que esto afecte negativamente la caída de presión del agua de enfriamiento, aunque esto incrementa la potencia de bombeo del agua de enfriamiento. En el presente trabajo se efectuó el diseño térmico de un intercambiador de calor de doble tubo con tubos aleteados para efectuar el enfriamiento de metanol. Se realizaron además dos estudios de sensibilidad para determinar la influencia que presenta un incremento de tanto el caudal de alimentación (mc) como la temperatura de entrada del metanol (T1) sobre cuatro parámetros de diseño del intercambiador. El intercambiador de calor diseñado tendrá una eficiencia de la aleta de 0,236, un factor de limpieza de 0,60, un área de transferencia de calor bajo condiciones de ensuciamiento de 20,53 m2 y un número total de horquillas igual a tres para cumplir con la demanda térmica del sistema. Tanto la caída de presión calculada del agua de enfriamiento (5 880,39 Pa) como la del metanol (70 711,91 Pa) se encuentran por debajo de los límites máximos fijados por el proceso. Se necesita una potencia de bombeo de 17,52 W y 160,62 W para impulsar el agua de enfriamiento y el metanol respectivamente. Se recomienda que mc no supere los 5 800 kg/h, mientras que T1 puede incrementarse hasta 80 ºC sin que esto afecte negativamente la caída de presión del agua de enfriamiento, aunque esto incrementa la potencia de bombeo del agua de enfriamiento