modelo dinámico de un destilador flash
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TALLER: Intercambiador de calor,Simulación en matlab
Elabore un programa de simulación para un intercambiador de doble tubo co-corriente.continuación se indican las partes-pasos del programa a elaborar.
Paso 1: definición de condiciones de operaciónCondiciones de operación
Fb 0.018= Fa 0.09= Tbe 90=
Di 0.10:= Do 0.105:= Tae 30=
De 0.15:= L 9:= k 43:=
Paso 2: Calcular el LMTD y otras características térmicas y geométricasAo π Do⋅ L⋅=
Ai πDi
2
4⋅=
Aeπ4
De2 Do
2−⎛⎝
⎞⎠=
ΔTlmTbs Tas−( ) Tbe Tae−( )−
ln Tbs Tas−( ) Ln Tbe Tae−( )−=
TpTbe4
Tbs4
+Tae4
+Tas4
+=
Paso 3: Calcular la densidad usando Tp (a traves de funciones)
a 1.17 10 5−×:= b 5.39− 10 3−×:= c 2.58 10 3−×:= d 1002.36:=
ρ T( ) a T3⋅ b T2⋅+ c T⋅+ d+=
Paso 4: calcular la viscosidad absoluta usando Tp (a traves de funciones)
a 2.11 10 11−×:= b 6.91− 10 9−×:= c 8.64 10 7−×:=
d 5.35− 10 5−×:= e 1.79 10 3−×:=
μ T( ) a T4⋅ b T3⋅+ c T2⋅+ d T⋅+ e+:=
Paso 5: calcular la conductividad térmica usando Tp (a través de funciones)
a 3.47 10 8−⋅:= b 1.54− 10 5−⋅:= c 2.45 10 3−⋅:= d 0.553:=
k T( ) a T3⋅ b T2⋅+ c T⋅+ d+=
Paso 6: calcular el Cp usanto Tp (a través de funciones)
a 2.34 10 6−⋅:= b 6.31− 10 4−⋅:= c 6.83 10 2−⋅:=
d 2.88:= e 4217.6:=
Cp T( ) a T4⋅ b T3⋅+ c T2⋅+ d T⋅+ e+=
Paso 7: Calcular el Re y el Pr interno
Reiρb Fb⋅ Di⋅
Ai μb⋅= Pri
Cpb μb⋅
kb=
Paso 8: calcular hi
n13
0.5 e0.6− Pri⋅
⋅+=m 0.880.24
4 Pri+−=
Nui 5 0.015 Reim⋅ Pri
n⋅+=
hiNuiDi
kb⋅=
Paso 9: calcular el Re y el Pr externo
ProCpa μa⋅
ka=Reo
ρa Fa⋅ De Do−( )⋅
Ae μ⋅=
Paso 10: calcular el ho
m 0.880.24
4 Pro+−= n
13
0.5 e0.6− Pro⋅
⋅+=
Observación: las propiedades como densidad,viscosidad, Cp y demás son numéricamente iguales eel calculo de hi y ho, por lo tanto solo es necesariocalcularlas una sola vez (puesto que las propiedades scalculan en la temperatura de la pared y la sustancia ela misma de ambos lados de la pared)
Nuo 5 0.015 Reom⋅ Pro
n⋅+=
hoNuoDo
ka⋅=
paso 11: calcular Uo
Uo1
DoDi hi⋅
Do2 ktub⋅
LnDoDi
⎛⎜⎝
⎞⎟⎠
⋅+1ho
+
=
Paso 12: calcular las derivadas
tTbs
dd
2 Fb⋅ Tbe⋅
Ai L⋅
2 Fb⋅ Tbs⋅
Ai L⋅−
2 Uo⋅ Ao⋅
Ai L⋅ ρb⋅ Cpb⋅ΔTlm⋅−=
tTas
dd
2 Fa⋅ Tae⋅
Ae L⋅
2 Fa⋅ Tas⋅
Ae L⋅−
2 Uo⋅ Ao⋅
Ae L⋅ ρa⋅ Cpa⋅ΔTlm⋅+=
Paso 13: resolver las ecuaciones diferenciales usando un método numérico.
Información adicional
Tbsss 80.9=
Tbess 31.655=
Realice una simulación en matlab y muestre las gráficaspara
Incremento del flujo de refrigerante (Fa) al doble de su valor•de diseñodisminución del flujo de refrigerante (Fa) a la mitad de su•valor de diseñoIncremento del flujo caliente (Fb) al doble de su valor de•diseñoDisminución del flujo caliente (Fb) a la mitad de su valor de•diseñoLongitud del intercambiador 1m•Longitud del intercambiador 5m•
Muestre todas las gráficas para cada caso, Reportando susresultados en WORD.