Diseño de un intercambiador de calor de coraza y tubos para el aprovechamiento de gases residuales de una caldera de 125 BHP de potencia para la empresa GN. Industrial en la provincia de Tungurahua cantón Ambato
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Date
2021-09
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract
The proposed objectives include: the design of a tube and shell exchanger for the use
of waste gases from a 125 BHP power boiler for the GN INDUSTRIAL company. the
characteristic parameters of the shell and pipe heat exchanger were determined, as well
as the appropriate materials were selected for its correct operation, thermal analysis
was carried out using software to determine the behavior of the fluids. The LMDT and
NUT methods were used for thermal design. For the mechanical design, the ASME
section VIII recommendations and the TEMA regulation were considered, which
standardizes certain criteria for the design through the finite element method with the
help of software, thermal and mechanical analysis of the heat exchanger was carried
out with the following results: Thermal power of 25.53 kilowatts, heat transfer area of 5.75 square meters, efficiency of 37 percent, presenting as water outlet temperature of 29 degrees centigrade and the exhaust gas outlet temperature of 190 degrees centigrade the same one that has 24 two pass Cedula 40 tubes with a length of 1.5 meters and a shell of 600 millimeters in diameter and a total length of the heat exchanger of 2.13 meters with a weight of 645 kilograms, same that meets the thermal, hydraulic and mechanical requirements for the recovery of heat from the exhaust gases of the boiler for which it is being designed.
Description
Los objetivos planteados comprenden: el diseño de un intercambiador de tubos y
coraza para el aprovechamiento de los gases residuales de una caldera de 125 BHP de
potencia para la empresa GN. INDUSTRIAL, se determinó los parámetros
característicos del intercambiador de calor de carcasa y tubos, así como también se
seleccionó los materiales apropiados para su correcto funcionamiento, se realizó el
análisis térmico mediante software para determinar el comportamiento de los fluidos.
Se utilizo los métodos LMDT y NUT para el diseño térmico. Para el diseño mecánico
se tomó en cuenta las recomendaciones ASME sección VIII y la normativa TEMA la
cual estandariza ciertos criterios para el diseño mediante el método de elementos
finitos con la ayuda de software se realizó análisis térmico y mecánico del
intercambiador de calor con los siguientes resultados: Potencia térmica de 25,53
kilovatios, área de transferencia de calor de 5,75 metros cuadrados, eficiencia del 37
por ciento, presentando como temperatura de salida de agua de 29 grados centígrados
y la temperatura de salida de Gases de escape de 190 grados centígrados el mismo que
cuenta con 24 tubos de dos pasos de Cedula 40 con una longitud de 1,5 metros y una
coraza de 600 milímetros de diámetro y una longitud total del intercambiador de calor
de 2,13 metros con un peso de 645 kilogramos, mismo que cumple con los
requerimientos térmicos hidráulicos y mecánicos para la recuperación de calor de los
gases de escape de la caldera para la cual se está diseñando.
Keywords
INTERCAMBIADOR DE CALOR, TRANSFERENCIA DE CALOR, RECUPERACIÓN DE CALOR, EFICIENCIA TÉRMICA, LMDT, NUT, ASME