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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
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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
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Análisis y Síntesis Página 3
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
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Análisis y Síntesis Página 4
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.
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Análisis y Síntesis Página 5
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”.
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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
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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
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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”.
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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