PINCH & HEN

5/11/2018 PINCH & HEN - slidepdf.com

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Universidad Nacional José

Faustino Sánchez Carrión

Facultad De Ingeniería Química, Metalurgia

Y Ambiental

Escuela Profesional De Ingeniería Química

ANÁLISIS PINCH Y HEN

ALUMNOS:

JAMANCA ANTONIO, Edgar Martin

Responsable del curso deAnálisis y Síntesis de Procesos Químicos.Ing. Manuel José Jiménez Escobedo

Huacho – 19 De Julio Del 2010



Facultad de Ingeniería Química, Metalurgía y Ambiental

Análisis y Síntesis Página 2

EJERCICIO DE APLICACIÓN

En un proceso quimico cuatro (4) corriente de flujo deben de ser calentadas o enfriadas de

acuerdo a las especificaciones operacionales de la siguiente tabla.

Tabla I

Corriente1 0.95*10

4100 550

2 0.64*104

250 500

3 1.00*104

400 120

4 0.90*104

600 300

Datos:

Calderin:

Enfriador:

∆

Calcular:

a) Calcular las cargas térmicas requeridas.

b) Diagrama T-H indicando el punto Pinch.c) Diseñar HEN

d) Calcular las areas de cada intercambiador.

Solución:

A continuación se identificara las corrientes ya sea fría o caliente:

Corriente

1 100 550 Se calienta2 250 500 Se calienta

3 400 120 Se enfria

4 600 300 Se enfria

Cargas térmicas requeridas

Donde el calor transferido es

corriente ∆T( ∆H(BTU/hr)

1 450 428*104

2 250 160*104

3 -280 -280*104

4 -300 -270*104

Se puede analizar que en la corriente:

C 1 y C 2 (gana calor) =587.5*104

(BTU/hr)

h3 y h4 (pierde calor) =-550*104(BTU/hr)

Podemos analizar que hay un deficis de energía, la cual se debe añadir energía en la corrienteC1





Diagrama T-H

Base =

Altura =∆T

G

En la grafica se muestra que el punto Pinch se encuentra por encima de la temperatura mas

inferior del problema

T(ºF)

mcp(x10^4)

600

500

550

120

300

400

250

100

h1

h2

C1

C2

h

C

PINCH

T(ºF)

mcp(x10^4)

600

120

300

400

h1

h2

C1

C2

? Tmin





Diseño HEN (Aplicando la Regla Heuristica I)

“intercambiar calor entre la corriente mas caliente que se tiene que enfriar y la corriente mas

tibia que se ha de calentar”

1h2

C2

600ºF

250ºF

=Th2- ∆Tmin=580ºF

a

Siempre la temperatura mas caliente va a jalar a su valor mas cercano.

Para hallar la incognita de la temperatura de salida se aplica la siguiente relacion:

Es la temperatura a la que se enfria h2 en el intercambiador 1 cuando hace contacto con la

corriente C2.

Pero analizando la tabla, la corriente h2 debe de enfriarse hasta los 300 y la corriente C2 debe

calentarse hasta los 500 ; por lo tanto seguiremos trabajando con la corriente h2 y

posteriormente con la corriente C2

1h2

C2

600ºF

250ºF

580ºF

2

C1

365.3ºF

100ºF

b

300ºF

En el intercambiador 2 hallaremos la temperatura de “b”.

Si volvemos analizar, la corriente C1 debe de calentarse hasta los 550 ; por lo tanto debemos

de aumentar un nuevo intercambiador en la corriente de salida del intercambiador 2 de la

corriente C1; para este nuevo intercambiador trabajaremos con la corriente h1 para poder

minimizar el numero de intercambiadores y además aprovechar su energía para poder calentar

la corriente.





1h2

C2

600ºF

250ºF

580ºF

2

C1

365.3ºF

100ºF

161.9ºF

300ºF

3c 400ºF

380ºF

h1

En el intercambiador 3 hallaremos la temperatura “c”.

La corriente h1 en el intercambiador 3 sale con una temperatura de 192.8 ; pero como esta

corriente se debe de enfriar a 120 utilizaremos la energía de la corriente C2 que sale del

intercambiador ya que este debe de enfriarse una temperatura de 500 .

1h2

C2

600ºF

250ºF

580ºF

2

C1

365.3ºF

100ºF

161.9ºF

300ºF

3192.8ºF 400ºF

380ºF

h14d

500ºF

En el intercambiador 4 hallaremos “d”.





Observamos que la corriente h1 que salió del intercambiador 3 con una temperatura de 192.8

y que después ingreso al intercambiador 4 al contacto con una temperatura de 580 ; tuvo un

ligero incremento, ya que salió con una temperatura de 244 la cual utilizaremos un enfriador

para bajar hasta la temperatura de 120 ; y para la corriente C1 que sale del intercambiador 3

utilizaremos un calderin para elevar su temperatura hasta los 550 .

Red de intercambiador de calor:

1h2

C2

600ºF

250ºF

580ºF

2

C1

365.3ºF

100ºF

161.9ºF

300

3192.8ºF 400ºF

380ºF

h14244ºF

500ºF 550ºF

120ºF

CALDERIN

ENFRIADOR

Areas del intercambiador:Segun la ecuacion:

Donde el area es:

Ademas:

U1=U2=500

U3=U4=750





Reporte de datos

INTERCAMBIADOR 1 (U=500 )

CTE TIN TOUT( ) Q(BTU/hr)∆T( ) ∆TLM AREA(ft2)

CCTE CCO CCTE CCO CCTE CCO

h2 600 365,3 2112300 350 20 276,86 54,40 15,26 77,66C2 250 580 214,7 115,3

INTERCAMBIADOR 2 (U=500 )

h2 365,3 300587700

265,3 203,4194,83 201,70 6,03 5,83

C1 100 161,9 138,1 200

INTERCAMBIADOR 3 (750 )

h1 400 192,82072000

238,1 20211,63 25,06 13,05 110,26

C1 161,9 380 187,2 30,9

INTERCAMBIADOR 4 (750 )

h1 192,8 244

512000

387,2 307,2

317,09 321,38 2,15 2,12C1 580 500 256 336





Diseño HEN (Aplicando la Regla Heuristica II)

“intercambiar calor entre la corriente mas fría que se ha de calentar y la corriente mas

caliente que se ha de enfriar ”

1600ºF

100ºF

a

h2

120ºF

Para hallar la incognita de la temperatura de salida se aplica la siguiente relacion:

1

C1

600ºF

100ºF

h2

120ºF

2

400ºF

b

300ºF

h1

554.74ºF

En el intercambiador 2 hallaremos la temperatura de “b”.

1

C1

600ºF

100ºF

h2

120ºF

2

400ºF

238ºF

300ºF

h1

554.74ºF

3250ºF

C2

c

550ºF

En el intercambiador 3 hallaremos la temperatura “c”.





Red de intercambiador de calor:

1

C1

600ºF

100ºF

h2

120ºF

2

400ºF

238ºF

300ºF

h1

554.74ºF

3250ºF

C2

257ºF

550ºF

500ºF

120ºF

CALDERIN

ENFRIADOR

Areas del intercambiador:

Segun la ecuacion:

Donde el area es:

Ademas:

U1=U2=500

U3=U4=750

Reporte de datos

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