O Projeto Resfriador de Metanol

[pic 1]Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Instituto de Química

Operações Unitárias II

André Luiz Hemerly Costa

Projeto de um Resfriador de Metanol

Aluno:

Rafael Tonelli Fonseca

Rio de Janeiro, 25 de Novembro de 2020

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Sumário

1.        Dados do Serviço Requerido e Premissas Iniciais        1

1.1.        Alocação das Correntes        1

1.2.        Temperatura e Pressão de Projeto        2

2.        Proposta de um Trocador Tentativo para o Serviço        2

2.1.        Características dos Tubos        2

2.1.1.        Material e Dimensões dos Tubos        2

2.1.2.        Arranjo dos Tubos        3

2.1.3.        Passo dos Tubos        3

2.2.        Características do Trocador        4

2.2.1.        Estrutura do Trocador        4

2.2.2.        Trocador Casco-e-Tubo 1-n        4

2.2.3.        Número Total de Tubos e Diâmetro do Casco        5

2.2.4.        Chicanas        7

2.2.5.        Bocais        9

2.2.6.        Tiras de Selagem        10

2.2.7.        Espessura do Espelho        10

3.        Avaliação da Proposta de Projeto        11

3.1.        Tentativa 1        11

3.2.        Tentativa 2        12

3.3.        Tentativa 3        13

3.4.        Tentativa 4        14

3.5.        Tentativa 5        14

4.        Referências Bibliográficas        16

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Lista de Tabelas

Tabela 1: Especificações Fornecidas para o Projeto        1

Tabela 2: Cálculo da Vazão de Água de Resfriamento        1

Tabela 3: Alocação dos Fluidos        2

Tabela 4: Temperatura de Projeto        2

Tabela 5: Dimensões dos Tubos        3

Tabela 6: Cálculo do Passo dos Tubos        4

Tabela 7: Estimativa do Coeficiente de Convecção        5

Tabela 8: Cálculo do Diâmetro Externo do Casco        7

Tabela 9: Folgas Diametrais        8

Tabela 10: Cálculo do diâmetro do bocal dos tubos        10

Tabela 11: Cálculo do diâmetro do bocal do casco        10

Tabela 12: Folgas Diametrais        11

Tabela 13: Simulação – Tentativa 1        12

Tabela 14: Simulação – Tentativa 2        13

Tabela 15: Simulação – Tentativa 3        14

Tabela 16: Simulação – Tentativa 4        14

Tabela 17: Simulação – Tentativa 5        15

Lista de Figuras

Figura 1: Arranjo triangular        3

Figura 2: Exemplo de Trocador do tipo BEM        4

Figura 3: Tabela de Contagem de Tubos        7

Figura 4: Exemplo de Trocador do tipo BEM        8

Figura 5: Folga e diâmetro do casco        9

1. Dados do Serviço Requerido e Premissas Iniciais

Conforme é possível observar na Tabela 1 abaixo, o projeto de um resfriador de metanol tem os seguintes dados para o serviço requerido:

Fluido de Processo / Serviço	Unidade	Metanol	Água de Resfriamento
Vazão	kg/h	150.000	405.714
Temperatura de Entrada	°C	80	30
Temperatura de Saída	°C	30	40
Diferencial de pressão disponível	kPa	100	100
Propriedades Físicas
Massa específica	kg/m³	750	995
Capacidade Térmica	J/kg.K	2.840	4.200
Viscosidade	Pa.s	3,40E-04	8,00E-04
Condutividade Térmica	W/m.K	0,19	0,59
Resistência de Depósito	m².°C/W	0,0002	0,0002

Tabela 1: Especificações Fornecidas para o Projeto