Ecuaciones del dimensionamiento de un tanque flash 1 PDF

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apuntes de las ecuaciones para hacer el dimensionamiento de un tanque flash ...

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Juan Carlos Aguilar Márquez Operaciones unitarias 1

Ecuaciones del dimensionamiento de un tanque flash 1 Ubi ca elapar at ado 11. 5s obr e eldi mensi onami ent o de un t anque fl ash y es cr i be l as ec uaci onespar adi señarun t anqueflas h.Menci onapar aquéseempl eacadaecuaci óny des cr i be c ada una de l as v ar i abl es . ht t ps : / / ddd. uab. c at / pub/ t f g/ 2017/ 183732/ TFG_CHRORBEN_par t 11. pdf . 

Diseño y dimensionamiento interno:

Aplicación Velocidad máxima permitida para el vapor Relación entre los caudales de vapor y líquido con sus respectivas densidades

Ecuación

μ p=K

√ √

ρL − ρV ρV

WL ρ ∗ ρ WV

Unidades

Variables

ft/s

K ; constante (obtenida a partir del grafico anexado) [=] ft/s ρL ; Densidad del líquido [=] kg/m 3 ρV ; Densidad del vapor [=] kg/m 3

Adimensional

WV= caudal de vapor [=] kg/h WL= caudal de vapor [=] kg/h

Área de paso

A=

Wv μ p∗ρV

ft2

μp= velocidad máxima permitida para el vapor [=] ft/s

Diámetro interno del recipiente

D i=

√

ft/s

A= área de paso [=] ft2

Criterio empírico para calcular la altura

L =(3 a 5 ) D

ft

L= altura [=] ft

4∗A π

Juan Carlos Aguilar Márquez Operaciones unitarias 1



Diseño y dimensionamiento Exterior:

Aplicación Presión de diseño

Ecuación

Unidades bar

Pdis =Pop +∆ P+ ( Pop + ∆ P )∗0.2

T reb +T cond +20 2

℃

Radio de la esfera interior

L=0.9∗D

m

Radio de la esfera exterior

r=0.085∗L

m

Temperatura de diseño

T dis=

Relación para encontrar factor M (tabla anexa) Espesor mínimo requerido Espesor del cabezal toriesférico Altura total de los toriesférico (suponiendo un cabezal toriesférico de tipo Klooper) Peso del cilindro vacío

adimension al

Pdis∗R∫ ¿

m

SF=3.5∗t cabezal

m

DH =0.1935∗D e −0.455∗t cabezal

m

P cilindro vacio ( kg )=

2 ρacer∗π 2 ∗(D ext cuerpo −D ∫ cuerpo )∗H tanque 4

( 121 ∗D ext tori − 121 ∗D∫ tori )

Ptori vacio ( kg ) =ρacer∗

Peso del plano vacío

P plano vacio ( kg) =

Peso del tanque con agua Variables:

m

TH = SF + DH

Peso del toriesférico vacío

Peso total vacío

m

+ C1 + C 2 S∗E−0.6∗P dis t cuerpo=¿ P∗L∗M +C 1+ C 2 t cabezal= 2∗S∗E−0.2∗P

3

3

ρ acer∗tcuerpo D ext cuerpo ∗π∗ 1000 2

(

+P Ptotal vacio ( kg )=P cilindro vacio + P fondo fondo inf

P agua ( kg)=P total vacio+ ρagua∗V

)

2

kg

kg

kg

Kg kg

Juan Carlos Aguilar Márquez Operaciones unitarias 1

El diseño mecánico de las torres se ha efectuado con el código “ASME” aplicando el diseño a presión interna. Pdis: Presión de diseño [=] bar 

Para saber la presión de diseño, se sumará la presión de operación del equipo a la presión hidrostática que ejerza el fluido que contenga. A este valor, se le sumará un valor añadido del 20% del total calculado, por motivos de seguridad.

Pop; Presión de operación [=] bar ΔP; Presión hidrostática que ejerza el fluido que contenga [=]bar Tdis; Temperatura de diseño [=] °C Treb; Temperatura del reboiler [=] °C Tcond; Temperatura del condensador [=] °C L; Radio de la esfera interior [=] m r; radio de la esfera exterior [=] m 

Se definen S, E, C1 y C2

S; Limite elástico (se obtiene de la tabla anexada) [=] bar E; Factor de soldadura [=] adimensional 

La unión entre las planchas se realiza en equipos a medida mediante soldadura. Este tramo discontinuo donde la afección de los límites del grano del material se ven más expuestas y el material puede quedar debilitado frente a una disminución o aumento de la temperatura de manera súbita, debe considerarse una zona débil del equipo. Por este motivo y según los puntos de soldadura, se tiene que introducir un coeficiente de soladura que penalice la tensión máxima admisible

C1; Espesor de corrosión [=] m 

Se determina un sobre espesor de corrosión para compensar la corrosión que van sufriendo los equipos. Este valor oscila entre 1 y 6 mm, que se incrementa al valor obtenido de espesor para resistir las cargas a las que pueden someterse los equipos.

C2; Tolerancia de fabricación. [=] m 

En este aspecto, se añade un sobre espesor del 10% del espesor obtenido inicialmente en las partes de los equipos en el que el material sufre una deformación, es decir, en las curvaturas de los fondos toriesféricos, ya que se pierde parte del espesor.

Juan Carlos Aguilar Márquez Operaciones unitarias 1

tcuerpo; espesor mínimo requerido [=] m Rint; Radio interior de la columna [=] m P= Pdis: Presión de diseño (en los espesores t) [=] bar M; Factor M [=] adimensional 

Este factor muestra la relación entre los dos radios que forman un fondo toriesférico; r y L.

tcabezal= Espesor del cabezal toriesférico [=] m TH= Altura del cabezal toriesférico [=] m

ρacer= Densidad del acero o material [=] kg/m3 D ext cuerpo D int cuerpo D ext tori D int tori 

Donde D= diámetro [=] m ext= exterior int= interior

P= peso (en cálculos de peso) [=] kg P fondo Sup= Peso fondo superior [=] kg

Juan Carlos Aguilar Márquez Operaciones unitarias 1

P fondo inf= Peso fondo inferior [=] kg ρagua= Densidad del agua [=] kg V= Volumen [=] m3...