141833

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA

UNIDAD IZTAPALAFA

DIVISION DE CIENCIAS EASICAS E INGENIERIA

I~DISENO TERMICO DE ECONOMIZADO RES^

REPORTE FINAL DEL SEMINARIO

CARRERA:INGENIEHIA, EN ENERGIA

SEPTIEMBRE,1787

!!!!e INST ITUTO MEXICANO D E L P E T R O L E O

MEXICO 14, D.F. CONMUTADOR: 567-66-a)Y 567-91-09 TELEX: 017-73-116 DlRECClON CABLEGRAFICA "IMEPET"

AVE. EJE CENTRAL LAZAR0 CARDENAS No.152 (antes Av. Cien Metros) *APARTADO POSTAL 14-805

147833 ECDA-024 Q

2 1 de febrero 1 9 8 7

IN6. RODULFO VAZQUEZ RODRIGUEZ Coordinador de l a Liccnclrtura de Ingenierfa en Enery f i U n i v e r s i d a d Autónoma Metropolitana Un i dad I z t a pa 1 a pa P r e s e n t e

Por medio de l a presente n o s dirigimos a usted para camun_fcar% le que el S r . Francisco R o b l e s Lbpcz, es tud i an te de l a tOc+a='' ciatura en Ingenierfa en Energía, con número de matrfcútr: 82325946 ha s i d o aceptado p o r esta Institución para lliirir\r '

cabo su S e n i n a r i o de Proyectos I y I 1 con e1 tema: *WreU+..' . "

Térmico de Economizadorar p a r a Gemradorrr de Vaporm.

ülcho tema s a r d dcíarrollrdo CORO parte do sus a c t f v t d i t t e s en el Departamento de DireHo Térmico de € q u i p 0 de Coaburtlbn, con un h o r a r i o de 9:OO a 1 4 : O O hrt., diariamente de lunar a viernes, a partir del d f a 9 de febrero hasta el 3 1 de , ju l io del aRo en curso.

En el desarrollo de s u tema s e designa como asesor por parte del I H P . , a la i n g . M a r f a del Consuelo 66aer C o l f n .

Sin otro p a r t i c u l a r p o r e l aioiento quedo de usted.

FERN'ÁKDO @ R T E G A LCPEZ Departemento de Diseño

T€rmíco de Equipo da Coabustión

W"' c.c.p.- Ins. Mar ía del Consuelo Gime2 C .

~~

Interesado A ' C '

I N S T I T U T O M E X I C A N O D E L P E T R O L E O EJE CENTRAL LAZAR0 CARDENAS NO. 152 0 APARTADO POSTAL 14-805 07730 MEXICO, 13.F. O CONMUTADOR: 567-66-00 Y 567-91-00 ELEX EX oi7-73-.116 O DlRECClON CABLEGRAFICA "IMEPET"

PROGRAYA DE ACTIVIDADES DEL SEMINARIO DE PROYECTOS I Y I1

A REALIZAR POR FRANCISCO' ROBLES LOPEZ E N EL DEPARTAMENTO DE

DISENG TERMICZ C: EQUIPO DE COMBUSTION.

TEMA: D I S E N O TERMICO DE ECONOMIZADORES

OBJETIVO: DESARROLLAR LA METODOLOGIA Y SECUENCIA DE CALCULO PARA EL DISENO TERMICQ DE ECONOMIZADORES E I M P L E MENTARLA EN U N PROGR4A DE COMPUTADORA.

-

ACTIVIDADES: 1.- RECOPILAR INFORMACION BIBLIOGRAFICA

2.- ELABORAR RESUMEN DE PATOS OBTENIDOS - QUE ES U N ECONOMIZADOR - E N QUE RANGO-DE CAPACIDADES .DE-IAS CALDT-

- CARACTERISTICAS REQUERIDAS DE LOS MATERIA RAS PUEDE UTILIZARSE

LES EMPLEADOS Y REQUISITOS DE CALIDAD DEL AGUA.

BOS, ESPESORES, ARREGLO, DISTANCIAMIENTO ENTRE TUBOS, ETC.

Q D I S E N O )

- GEOMETRIAS RECOMENDADAS: DIAMETROS DE TU-

- METODOS DE CALCULO PROPUESTOS (EVALUACION

3.- DESARROLLO DE SECUENCIA DE CALCULO - BALANCE GLOBAL DE CALOR - DETERMINACION DE COEFICIENTES DE TRANSFE-

- PERFIL DE TEMPERATURAS RENCIA D E CALOR

- CALCULO (CQMPROBACION) DEL AREA REQUERIDA ( P R O P U E S T A )

FUERA DE TUBO$ - CALCULO DE CAIDA DE PRESION POR DENTRO Y

. - IMPLEMENTACION DE LA SECUENCIA DE CALCULO EN LA COMPUTADORA

I

5.- ELABORACION DE REPORTE FINAL - DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROGRAMA - DATOS - EJEMPLO - ELABORACION DE U N CROQUIS TERMICO

)- - BIBLIOGRAFIA

E PROYECTOS I QUE COMPRENDE DEL 9 DEFEBRERO AL 10 DE ABRIL SE ENTREiT.?A EL REPORTE DE LAS ACTIVIDADES UNO Y DOS. E L IVFORME DE LAS ACT1

C0MPRENDEY;A EL SENINARIO DE PROYECTOS I1 QUE ABARCA DEL 13 DE ABRIL AL 31 DE JULIO.

I VIDADES FLSTANTES SE ENTREGARA COMO PARTE DEL INFORME FINAL DEL PROYECTO, QUE

DiSEÑD TERMICO DE ECONOMIZADORES

Repor te del seminar io d e p r oyec to s 1 1 evado a cabo en e l :

DEPARTAMENTO DE DISENO TERMICO

DE EQUIPO DE COMBUSTION

DEL

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROLEO

P o r

F r a n c i s c a Robles LÓpez Ca r r e r a : I n g e n i e r i a en Ene r g í a

Un i v e r s i d ad Autónoma Metropolitana Unidad I z t apa lñpa

D i v i s i ó n d e C i e n c i a s B a s i c a s E I n g e n i e r í a

Septiembre, 1987

En la realización de este trnba,jo se conto con la asel;or<n de

L a Ing, maríli del Conc;uelo G&ez Col in , de quien quedo miiy agradecido,

Ll35 eciiuciones que correlticionan la5 f igiiras y tablas,

i iti l imdas en e l progrimar a s í CQIIO también a l g i i n l i s de 1135 sibrutinsis

flieron determinadus en e l Departúnento de 1li.jeEo Térsico,de lu

d iv is i in de Ingenierío de COmblistlb del Instituto Mexicano del

Pet rcíleo I

CONTENIIIG

I + INTHODUCCION

XI+ RECUPERHCION DE CALOR EN CALDERAS

I I I + ECOI4OPiIZADORES

I11 + 1 alle son los economizadores

I I I + 2 Rango de capacidades en que pueden utilizarse

111 + 3 Caracterfsticas requeridas de 105 materiales empleados

I I I + 4 Requisitos de calidnd del agua de alimentación

I I I + 5 Geometrias utilizadas

III+Ci+l Arreglos utilizados

I I I +S+2 iliametros de tubos

I I I + 5 + 3 Di stanc iani en tos

I II + s Corrosion externa

11117 Pérdida de tiro

I I I + 8 Presión del agua

IV + METOIIOS EiE CALCULO PROPUESTOS

I U , l Transferencia de ccllor

IU+2 Evaluación o diseño

U+ CALCULO DE RESISTENCIAS AL FLUJO DE DE CALOR

V.1 Por peliculo de gases

V+i+ i Coeficiente peiicuiar por convección

V + 1 + 2 Coeficiente pelicular por radiación

V,2 Por película de agua

U.3 Por l a pored del tubo

U+4 Por ensuciamiento

VI, DETERHINACION kE LAS CAIIIAS DE PRESION

._- U I + l Lado de gCkSé5

VI +2 Lodo d e l aqua

U I I + SECUENCIA DE CALCULO

VI1 1 Consideraciones

WIIIS DIltOS

U I I + 3 Secuenció

U I I I I Zi'íPLEMENTACION TIE LA SECUENCIA DE CALCULO EN UN YROGRfiHA

i1E COMPUTADORA

W I I l , l Listaido d e l programa

V I I I I L DiqrnntQ de f l u j o

VI11 +3 Instructivo d e l p r o g r a m

1 x 1 EJEMPLO DE ChLCULO

1:x.i Datos

IX12 Resultados

IX13 Croquis térmico

X I CONCLUSIONES

XI . BIBLIOOHAFIA

I + XNTHODUCCION

S i n energeticos es imposible la supervivencia de 111 sociedad

moderna.

Las tres c u a r t ~ s partes de l a energia en e l mundo provienen

de los hidrocarburos, recursos finitos,cuyas existencias disminuyen

d f a con dit i , no h w 13 l a vista un ene r ghco sustituto, no a1 menos Q

corto plúzo, en consecuencia, se tienen que uti l izar racional y

eficientemente dentro y fuera de la industria, para preservurlos hasta

encontrarlec relevo energético. Por e l término racional, se entiende

la utilización de 111 energía estrictamente necesaria, evitando e l

desperdicio; Y por eficiente, se refiere a1 hecho de que dadsi un^

determinada cantidad de factores de produccio'n, se ut i l ice l a energía3

en fo rm óptimo

Un proceso industrial, no es más que l a entrado de materias

priihas y energía, para obtener productos o sntisfactores. En l a

industria; e l calor, es l a formo de energía nd5 usadn, l a fuente de

este calor son los combustibles fÓsiles. Se puede hacer un c;lciilo

rdpido para mostrar que un mejoramiento por pequeño que sea en la

eficiencia energética, reduce e l consumo de combustible, Y por l o

tmto los costos de operación.

Algunas de ins medidas recomendadas parn l a conservación de

energin, son e l mejoramiento de l a eficiencia en procesos de

calentamiento, calderas, sistemlis de vapor, intercambiadores de calor,

tiire condicionado y calefncciÓn*

E l vapor es, Y por mucho, e l m4s importrlnte medio de --

transferencia y transporte de calor, es por e l lo , e l gran uso de

generadores de vapor, por l o que éstos deben de operar a l a s m&s altas

eficiencia5 posibles.

Mejorando 113 eficiencia3 de las calderas, se puede producir

ads vapor de menos combustible, s i Ins perdidas de calor son

minimizadas y la combustión es optinizada*

Controlar las pérdidas de calor es uno de los caninos para

nte,jorar l a ef iciencia de las c ~ l d e r a s ~ Estas perdidas, especialmente

en unidades mis viejas, reducen la eficiencia de muchos s istems de

generilcidn de vapor a nbo,jo del 70 X * Otra medido efectiva que es

recomendada pnra limitar e l consumo de combustible, e5 instalar

controles modernos y efectivos para l a combustión,

#

Para aprovechar la myor cantidad posible del calor de los

gases de la combustión, se instala equipo de recuperación de calor

(econorizodores Y calentadores de a i re ) , siempre que e l ahorro en la

operación de l a caldera proreto la Justificación de los costos de

inst~~lación de estos equipos+ Los economizadores calientan e l aqua de

alimentación con el calor cnpturado, increnentando l a ef iciencio de 113

caldera en un 1 X por cada 10 o 11 GF, increnentados en e l aqua de

alimentacion *

En e l departamento de diseño t4rmico de equipo de combustiónl

del Instituto Mexicrino del PetrOleo, 5e est& trabaajando en l a

evaluacidn y diseño térmico de calderas, siendo los economizadores

parte integrante de calderns de gran ttiinaño y posible complemento de

unidades menores pcira aumentor su eficiencia. Se dio l a oportunidad de

desarrollar e l ten13 : Diseño térmico de economizadores,

X I + RECUPERACION DE CALOR EN CALDERAS

En todas las cl i lderasl e l c a l o r contenido en l o s gases de l a

chimeneal representu un considerable de ipe rd i c io de energ f a * Estos

gases de combustioh t i enen temperaturas a r r i b ó de l a ambiente, Y

const i tuyen l a mayor pérd ida de ca lo r ,

S i se aprovecha una griín p a r t e d e l ca lo r contenido en los

productos de combustión I hun abandonado l o s zonas

de combustión de 1 8 1 ca ldera, 10 e f i c i e n c i a general numenta de 3 a 5 X,

La e f i c i e n c i a puede se r incrementadú reduciendo l a

temperatura de l o s gases de chimenea, por i n s t a l a c i ó n de equipo de

recuperación de c a l o r - sea economizadores o calentadores de aire - que ukan e l c a l o r de es tos gases, en o t r a s i r e a s de l a ca ldera+

una ve8 que éstos

( 7 $9 ‘i A V \

Los economizadores ca l i en tan e l agua de a l imentac ión con l a

energía capturada, increnentando la e f i c i e n c i a de l a ca ldera en un 1 Y.

por cada 10 o 11 GF, increaentada l a temperatura

d e l agua de al imentación,

Los calentadores de a i r e t r a n s f i e r e n c a l o r de l o s gases de

chimenea a l a i r e de combustión que va a e n t r a r a 1 hogar, Por cllda 100

OF incrementados en l a temperatura d e l a i re , l a e f i c i e n c i a e5 mejorado

alrededor d e l 1+7 XI

Generalmente, l a e f i c i e n c i a se incrementa alrededor d e l 2,s X

por cada 100 GF, en que es reducida l a temperatura de los gases Q l a

s a l i d a + Economizadores Y calentadores de a i r e , pueden reduc i r e l

consumo de combustible, t a n t o como un 6 XI

E l uso de equipo de recuperación de calor no se puede

~ u s t i f i c ~ í r s i :

(1) Los costos de combustible son baiosr

(2) S i e l trnbajo de la unidad es sólo de temporadarc

(3) S i l a unidbíd ha sido diseñada solamente como unti caldera de 8

Q U X ~ 1 i o +

En l a operación de 105 generadores de vapor, lci temperatura

de los gases de conbustiÓn, desciende hasta un punto en el que resulta

mas econchico detener l a absorci6n de color en las superficies de l a

caldera a la temperatura de saturation, para inicinr e l

aprovechamiento de calor en un economizador*

#

E l equipo de recuperación de calor, permite aumentar 10

cgípacidad de una caldera ya instalada, o bien, reducir e l tamaño de

una un idad por instalarse, para determinado rendimiento requerido,

Hay, invariablemente, una temperatura determinada de 105

gases, que es l a mis económica; sirriba y abajo de este nivel, los

costos de producción de vapor aumentan+ Las reducciones excesivtis de

la temperatura de los góses de combustión, pueden elevar de tal manera

e l capital invertido y los gastos fi.jos que cualquier mejoramiento de

la eficiencia seria anulado couIpletanente*

La temperatura de entrada de los gases a los diferentes

equipos de recupersicion de calor, variar; de acuerdo con diversos

tipos de calderas, con l a s condiciones de trabajo, características del

combustible Y con las condiciones de l a combustión* La tempernturu Q

113 que pueden ser reducidos l os gases durante su paso a travis de l a

unidad, se determina por los fnctores siguientes :

/

l+- Cantidad de calor que puede ser absorbido+

2,- Temperatura de entrodo del agua de alimentación,

3+- Temperatura de condensación

4 + - Temperatura económica de salida,

de los gases &idos*

aba,jo de l a cual es mulado

cualquier aumento de la eficiencia debido a los aumentos de

los CostoSr

' Las desventajas del equipo de recuperación de calor son l a s

siguientes :

1,- La operación a cargas bajns crea complicaciones en e l dis&o+

2.- S i en la combustión se origina polvop éste ocacionar8 -9-

I ...

congestionamientos en l a unidad*

3 , - Se requieren ventiladores para vencer 111 resistencia

a l t i ro por 105 diferentes equipos*

opuestó

4 * - Son necesarios e l mantenimiento Y l a atención de operación de

los equipos+

~a corrosión externa es e l principal f w t o r que limita las

posibilidades de recuperación de calor en e l diseño del equipo

correspondiente,

Cono e l equipo de recuperación de calor aumenta 1u inversión

inicial de capital? su adquisición se ,justifica unicumente por 111

disminución correspondiente del costo de producción de vapor y esi en

consecuencia? un asunto que anerita, ante todo? un estudio económico,

III t ECONOMIZADURES

I I I t l Que' son los Economizadores

E1 economizador es un equipo de recuperación de calor, dise-

nado para trlinsmitir calor de los productos de combustión, al agua de

ulisentación a calderas. En uno unidad generadora de vapor, e l econo-

mirodor representa un l i sección independiente de superficie de?

intercambio de calor, de5tinada a reciiperar calor residual de los

gases de combustión, pura retornurlo en forma de calor útil, en e l

ugua de alimentación, elevando su temperatura, antes de que ésta se

mezcle con e l OgUa que circula en l a calderat Este calor recuperada

que se nqreqa a l sistema, reduce la cantidad de combustible necesario

para producir vapor, mejorando l a economía de l a unidad, de este

hecho se deriva su denominacion de 'economizador'r

-

E l economirador esta formado por una sección de tiibos, 13

t r a v é s de los cuales pasa e l aqua de alimentación Justamente antes de

inyectarla a 11i caldera. Los gases de combustión, a l Iibandoncir las

superficies de la cwldera, pasan por los tubos del econowizador y de

esta manera calientan el aqua de alimentación, ( F i g t I11 *l) .

@

Por e l diseño t o t a l d e l generador de vapor, se podrádetermi -

na r l a l o c a l i z a c i o n d e l econowizador en e l conjunto, lo que da lugar 12

dos t i p o s de economizadores :

Econoaizadores in tegra les :

E l econonizador i n t e g r a l se ca rac te r i za por b a t e r i a s de tubos

v e r t i c a l e s loca l i zados dentro d e l cuerpo de l a ca ldera* Se usan unica-

mente en cu lderas de tubos curvados, Y se encuentran cowunrente en

unidades de a l t a capacidad Y a l t a pres ión.

Econonizadores adyacentes:

Los econonizadores adyacentes se c ~ r a c t e r i z a n por su con2

t r u c c i ó n de tubos ho r i zon ta les colocadas en h i l e r a s cerradas, dispue?

s tos en forma l í nea1 o ~ l t e r n ó d a ; l o s gases de 1ó combustión f luyen

transversalmente a l e,je l o n g i t u d i n a l de los tubos+ Se l o c a l i z a n fue r l i

d e l cuerpo de l u cclldera y se d i s e h n en forma independiente d e l r e s t a

de caldera; a e es te t i p o son l o s que se t r a t a n en es te t raba jo ,

(F ig , I I I + 2 ) e I , ,. ,: , ,

11112 Rango de capacidades en que pueden u t i l i z a r s e

En sistemas de gran capócidud Y a l t a pres ión de generación de

vnport l o s econonizadores son diseñados en conjunto con e l res to de

l a s secciones de l a caldero, es a q u i donde se encuentran l o s economi-

tadores i n t e g r a l e s + Para sistemas de generación de vupor de menor

tamaño, de baJa pres ión la i ns ta l t í c i ón de un economirador se J i i s t i f i c l i

unicamente por l a disminución correspondiente d e l costo de producción

de vapor; se menciona que para capacidades nominales mayores de 30000

LB/H de vQpori es cocteable lii instúlacidn de economizadores* S i n

embargo puro la adquisición e instalació? de un econoaizodor se debertí

hacer un blilance? d i costos de capital, gastos de mantenimiento y,la - '

posible instalúción de un ventilador? con*-el Ilhorro de combustible,

* * * # ' r , 1 .

I a

I11 * 3 Caructerfsticas requeridos de io5 materililes empleados+

Paro l a construcción de economizadores? especialmente en los

generadores de presiones m& altas? tubería

de acero suave* Esta t u b e r í ~ permite l a disposición compacta de l a

superficie con ecpaciamiento reducido de 105 tubos? una a l ta

transaisikn de calor para un peso determinado Y un costo relativamente

bú,JO* La tubería puede i r desnuda o provisto de superficie de cúlefac-

cion umplificada por Bedio de aletas, an11105 o pernos6 A l ut i l izar

mero como niateritil de construcción de economizadores? e l QgiiQ de

alimentiición tiene que tratarse para eliminar el oxígeno disuel to p a w

evitair l a corrosión+

se emplea por l o regular

Pura la operación a presiones bajas? cuando e l agua de al ise-

ntución no ha sido plenmente tratada n i desaereada, o cuando la

atención operacional y e l mantenimiento son problematicos, se emplea1

e l econonisador de h i e r r o coludo a pesar de su costo inicial mis

elevado, ya que de otra manera puede aparecer l a corrosion+ Los econo-

iizadores de hierro colado se utilizan con presiones del agua nenores

U 650 LE/PLGW¿,

I

I < . f

. . < . '

'ENTIUDOR EN U PARTE WI. VENTIUDOI EN U CARTE DC BU& . VENTIUDOR EN U P A R n ARRIU DlSMSlClON VERTICAL . :. .. DlYOUClOW VERTICAL

* , . DISMSlClOñ VERTICAL

\

: . . ' . . -

/n n\

! a LOCALIZADO A LO U R G O D a DUCT( LOCALIUCIW ARRIU üC LOI TUBOS DI SUBIDA PRINCICU D R TIR@ EN CALDERAS Dt DOYI LONGITUDINAL -

1

I 11114 Requisitos de calidad del agua de aliwentacion,

E l agua de alimentación a las calderas paro generar vapor

debe ser tratada s i es que es a g m crudn, ya que si es siiministrada

sin previo tratamiento, introduce a la caldera sales solubles, cieno y

plírtfculas sólidas. E l continuo suministro de aquo nueval para reponer

la evaporada, da por resultado la acumulación de estos cuerpos de

contaminación indeseables a l a cnldera, S i no son oportunamente

removidosr forman una concentración insoluble Y se precipitan , Uno de

los mayores problemas es evitar que estos precipitados formen incrus-

taciones en la superficie de l a caldera porque oponen resistencia al

pnso de calor, Este

problema no se presenta s i no se usa agua cruda de repuesto, C O ~ L Q

sucede en la mayoríií de los sistemns de calefaccich. La concentración

de snles solubles Y de solidos, es reducida o mantenida a niveles

aceptables mediante la filtrlición Y e l tratamiento del aguu de alimen-

toción tintes de su inyección a la coldera,

nsí como tambien reducen e l área l ibre de flujo,

iie no ser desaereada e l aqua de alimentnción, e l economizador

estar; continuamente expuesto a l peligro de corrosión interna, E l oguo

de alimentacion que no es desaereada, contiene pequeñas burbujas de

oxígeno que se acumulanr ocasionando la oxidación de las superficies

i n ter io res +

Los econowizadores de tubos de acero, no deben de exponerse

a l contacto con ~ g u a de alimentación que contenga oxígeno en una

proporción de 0*025 CilA3/LT a temperaturas de alimentación de 160 í X o

mworesr E l valor del pH debe de mantenerse entre 8.0 Y 9 * 0 + Para

evitar 111 corrosiónr la temperatura minima del aguu de entradu 131

economizador de tubos de acero nunca debe ser menor de 212 GF,

"-

1: I I e 5 Geosiet r [as ut i 1 i zadas

La geometríó utilizúda esta en funci6n del meJorariento de

105 siguientes piintor, :

- Absorcidn de calor+

- Pérdida de cfuxaw&eI

- Uelocidild del ¡igual

- Limpiezae

+ '3 ,- :

IIIt5.1 Arreglos utilizódos

Los arreglos utilizados en los econonizadores son con 105

tubos alinetidos en forma lineal o ~lterntida:

-Lineal

-Cuad rado rotado +

-Trihngiilar +

I11 +5,2 Uichetros de tubos

Los dilhetros de 105 tubos utilizados en la construcción de

economizadores est& en e l rmgo de:

1 3/4' o 2 3/4' de d i b t r o externo*

11115,3 Distanciamientos,

E l espaciamiento lateral y e l fondo se rigen por la facilidad

para la limpieza+

E l espaciamiento h u c i ú los lados debe de.Jar c l a r o s

entre:

1 1/2' y 2' de ancho+

Pa ra 5 ombust i b 1 es 1 imp ios :

1' de ~ncho+

E l espaciamiento hacia e l fondo debe ser de:

4' I3 5' entre centros*

I I I ~ ~ Corrosión externa+

La corrosiÓn de las superficies externas (lado en contacto

con los gases de cowtbustiÓn) del equipo de recuperación de calor,

ocurre cuando los gases son enfriados abajo de l a temperQtura de

condensaciÓn de los gases de conibustiÓn, nsí como por la condensación

de vapor de agua sobre dichas superficies+ Esta corrosión es ócelerada

por la presencia de sustancias sulfuroaús (dióxida y trióxido de

azufre)? que forran &idos sulfurosos Y sulfúrico a l mezclarse con l a

humedad, Estos productos son resultantes de l a combustión de 113

muyoria de loci combustibles+

E l &ido sulfúrico diluido tiene un punto de condensación de

200 GF m11s alto que e l del Qquat Esta relación w r í a sequn las propor-

ciones entre el &ido Y e l vapor de aguaI E l coeficiente potencial1 de

corrosión úumentó en cuanto sube e l punto de condensación de los gases

QC idos +

La humedad que se concentra en los tubos, formo. una mezcla

con las cenizas que ocasiona su acunulaciin, Las dificultades AQ/S

serios ocurren abajo del punto de condensacich del &idor que varía

entre 280 y 320 GF banjo codiciones normoles de operucion,(Fig+ I I I + 3 ) *

I I I , 7 Perdido de t iro,

La pérdida de t i ro permitidli 13 través del economizúdor Y del

determimira! l a

Generúlmente

3' de columna de agua y

clilentador de aire ( s i es que se insttila este ií ltino),

extensign de la superficie de calefacción de la

se mantiene la pérdida de t i ro entre 2 112 Y

muy r o r ~ vez excede de 4' de columna de ciguliI

unidad I

11118 Presión del aguaI

E l agua de alimenttxiÓn se introduce a1 economizador con uno

presión entre 1 y 20 X mayor que l a presión de l a caldera plira lograr

unti conpensaciok lidecuada de l a s pérdidas que se originan a través del

propio economizador, asi' como a l paso del agua por e l regulador de

alimentación, s i es que lo hay, a l o l a r g o de la tubería y a trnvés de

111s Va1VU1Q5r

IU* HETODOS DE CALCULO PROPUESTOS

I U I l Transferencia de calor

Siempre que exista una diferencia de temperatura va a existir

un f lu jo de ca lor , de

mayor temperatura (fuente) I hacia otra de menor tenperoturó

(recibidor)* Entre mayor sea 10 diferencia de temperatura mayor sera'

l a velocidad de transmisión de calor+

e l cual se va Q llevar a cabo desde l a región

El calor puede transnitirse de 10 fuente a l recibidor de tres

Por c o n d u c c i h , por radiación y por convección. En l a prtícticu modos:

10 transférenció de calor involucra uno o ads de estos modosI

Transmisión por conducc iÓn :

Es l a transferencia de c a l o r de una parte de un cuerpo a otra

o de un cuerpo a otro en contacto f ísico, sin parte del mismo cuerpol

desplazamiento apreciable de las particulas del cuerpo o cuerpos4

La velocidad de flu,jo de calor por conducción es expresadu

por i a ecuación:

O = K S (TI-T2) - L@

(IUI 1 I 1 )

donde:

CJ : Flujo de calor, (HTU/H)

k : Conductividad del material, (BTU/HSPIE*GF)

S : Superficie de transferencia de calor, (PIEW2)

TlrT2 Temperaturas de la fuente Y e l recibidor

Le : Espesor equivalente, C?\E-\

pt iw! i . t* . jili8itas : Le = L (espesor de la pared)

paredes cilindricas : Le = DEtLn(DE/DI)/24

Ttsinsmisión por radiación:

Es l a transferencia de energía, por ondas electroiaqnhcas,

sin intervengión del medio que los rodea. Cuando l a radiación inside

sobre un cuerpo? otra parte es

transmitida l a porción absorbida es gene-

ralmente convertida a calor, Durante l a conbustión son formados gases

ttiatóricos, CORO e l vapor de aqua? dióxido de carbono y dióxido de

azufre los cuales son gases radiantest esto es que emiten radiación,

parte de estQ radiación es refleJcidor

Y ot ra parte es absorbida,

E l intercambio neto de calor por radiación entre los goses

rodiantes de l o combusti& y 511s alrededores, tales como uno pored o

banco de tubos o una cavidad a temperaturas absolutas Th y TH

(TA 2 TB)i es expresada por l a ecuocibn:

o por i a ecuación:

Donde : e

Q : Flujo de culor por radiación. \ET,J/?+)

Q : Cte+ de Stefan-Boltzmann, (1.7E-9 BTU/HtPIE2tGRA4)

Eg ; Enisividad de los gases de combustión a TO,

S : Superficie de transferencia de calor, (pkEE.A2)

TG,TO : Temperaturas de l a fuente y del recibidor, (GF)

TA ,TB : Temperaturas absolutas de la fuente y del recibidor,

UR : Coeficiente por radiacio'n, (BTU/HtPIEA2tGF)

Transmisión por convección:

Es la transferenció de calor de un punto a otro dentro de un

f luido a1

movimiento del fluido, los

fluidos, o entre un f luido y un sólido a traves del movimiento relati-

vo entre e l los+

(gas o líquido) por l a mezcla de una parte con otra debido

o entre un f luido Y otro por l a mezcla de

Cuando e l movimiento del fluido o fluidos es causado solamente por

l a diferencia en densidades, resultante de l o diferencia de tempera-

turas dentro del fluido, la transferencia de calor es 1lamadQ convec-

c ion l ibre o natural, Cuando e l iaoviiaiento del fluido resulta de algún

mecanisno externo tal como una bomba o ventilador? se dice que l o

transferencia de calor es por conveccidn forzada.

La transferencia de calor por convecci6n entre un fluido

(qas o l íqu ido ) Y un sólido, es expresada por la ecuación:

Q = h S ) ' J T (IU, 1 *5)

Donde:

Q : Flujo de calor por convección, (BTWH)

h : Coeficiente pelicular por convección, (BTU/HXPIEA2SGF)

S : Superficie de transferenciQ de cQlort (PXES*Z)

. T : Diferencia de temperatura entre e l f l u i d o y l a

superficie? (GF)

La ecuación general paro e l f lu jo de calor para un aodo o la

combinación de e1105 es:

Q = U X S 4 HLDT (IU+ 1 t4)

Donde:

Q : Flujo de calor, (HTU/H)

U : Coeficiente global de transferencia de calor,

(BTU/HtPIEA240F)

S : Superficie de transferencia de cQlor, (PIESA2)

MLDT : Diferencia media logorítiica de las temperaturós

que cwstin el f lu jo de calorr

Puesto que l a transferencia de calor considera un intercambio

la pérdida de calor por un cuerpo deber lser igual a l en un sistema,

calor absorbido por otro dentro de los confines del mismo sistemar

Por lo que de l a ecuación IUtlt4 y del balance de calor, porn

e l caso que nos ocupa tenemos que:

Q = U % S t ñtDT = UG % CPq t (TGl-TG2) = UA t CPa t (TA2-TM)

= WG X (HOl-HG2) UA t (HA2-Hhl)

Donde :

Q : Flujo total de calor tBTU/H)

WG : Flu.jo iddsico de los gases de combustioh, (LB/H)

CPg : Calor específico medio de los gases de combustión?

(BTU/LBtGF)

T G l r T G 2 1 Temperaturas de los qases de combustidn a la entrada Y

Salida de l a superficie de transferencia de calor? (GF )

HGlpHG2 : Entnlpias de los qases de combustión a la entrada

y salida? (BTU/LB)

WA : Flujo ndsico del aqua de aliientaciÓn,(LB/H)

CPa : Calor especifico medio del agua de alimentaciónr

(BTU/LHtGF)

T)5irTh2 t Temperaturas del aqua a l a entrada y salida de l a

superficie de transferencia de calor? (GF)

HA l pHA2 : Entalpias del ogua a l a entrada y salida+

IV.2 Evaluación o diseño

Lós formulas anteriores de transferencia Y bolance de calor?

pueden ser utilizadas en dos formas de calculos:

1 . - Para determinar cuanto calor es absorbido por un bonco de

tubos de una geometría dada,

XI+- Para deterainór cuanta superficie da transferencia de calor

requerida para transferir una cantidad predeterminada de calor con es

un tamaño de tubo y un arreglo dado,

Cuando utilizamos la forma I decinos que estamos utilimndo

e l método de cdlculo de 'Evaliiacich' , ya que nuestro punto de partida

es l a superficie de transferenciQ de color paro evalimr o determinar

la cantidad de calor que ec transferidu en este equipo,

A l ut i l izar 111 f o rm 11, estnmos ocupando el método de dise-

Eo, ya que lo que pretendemos hacer, es determinar directamente e l

tamaño del economirador, es decir, 1 0 superficie que e5 necesaria para

transmitir un calor dudo,

U+ CALCULO RE COEFICIENTES DE TRANSFERENCIA DE CALOR*

Conductancia y resistencia : La conductancia o coeficiente de

transferencia de calor, es definido como e l f lu jo de color a tróvés de

un material o a través de uno frontera por unidad de tiempo, p o r

unidad de irea y por diferenció en grados de temperatura a través del

material o fronteraI La resistencia es e l recíproco de l a

conductancia6 Los conceptos de conductóncia Y resistencia son parti-

cularmente uti les cuando d s de uno de los modos de transferencia de

calor o mis de un materiól o frontera son involucrados*

Cuando dos modos de transferencia ocurren simult6nea e inde-

pendientemente, tales como 10 radiación y convección, e l coeficiente

global U es 10 sum de los coeficientes individuales UC Y UR P loci

cuales tienen sus efectos en paralelo* Cuando los modos de transferen-

cia estm en serie, las resistencias, no las conductancias, SOR

Cii7iiitjQS

La forma general del coeficiente global de transferencia de

calor pura f lu jo en tubos es :

u = 1 = 1 R Ro t Rio t R t w t Rdo t Hdio

Donde:

U : Coeficiente global de calor, (BTU/HtPIEA2tGF)

Las resistencias a1 f lu jo de calor son $

Ho : Por l a película del f luido del iudo externo

--PI- I. - .*. ." "_

Rio Por l a peltciila del fluido del lado interno referida

a1 area externa

R t w : Por l a pared del tubo

Hdo : Por ensucianiento lado externo

Rdio : Por ensucianiento lado interno,

4

referida a l irea

externo

Paro e l caso particular del econoiitador se tendr; l a

siguiente :

V e l Por peliculo de gases

La Resistencio por e l lado de los gases de conbustiÓni(1ada

externo) es :

1 - KO = Hg = 1 - ho UCG t URG

(V.2)

Con :

ho : Coeficiente por lodo de gases

UCG : Coeficiente pelicular por convección de gases

URG ; Coeficiente por radiación de gases

V + I , 1 Coeficiente peiicular por convección

En e l apéndice C de APPLIED HEAT TRANSFER de V. Gónapathy, se

encuentran varios correlaciones para determinar e l UCG para f l u j o a

través de bancos de tubos, Dos de las d s utilizados son las desarro-

lladas por Babcock 8 Wilcox y la ecuación de Colburn, las cuales son

respectivamente :

141833

Ot61 0.33 NU = 01287 Re Yr Fa Fd

016 0133 NU = Ot33 He Yr Fa Fd

Donde :

Fa : Factor de arreglo, (Corrección por geometría)

Fd : Factor de profundidad, (Corrección por número de hileras)

LQ ecuacio/n de Habcock L Wilcox,tiene la desventtkJa de que

sólo arreglo en lineú para los factores de corrección Fa y

es por esto que se tomo lcr ecuación de Colburn, la cual considero

considera

F d ,

arreglo en línea Y arreglo transversal.

Sustituyendo lor parametros adiiencionoles Nul Re Y Prr la

ecuación queda COIIIO sigue :

016 O133 0167 UCG = 0 + 3 3 Ir GG x cp 8 k Fa X Fd (Ut51

Ot4 O127 (DEI121 U

GO : nasa velocidad de gases, (LB/HtPIEA2)

Las propiedodes f isicas: calor específico (Cp) 9 conductividad

térmica ( K I F y viscosidad (U) , son evaluadas a la temperatura de pelí-

cula.

Vtlt2 Coeficiente pelicular por radiación

Para estimar e l coeficiente por radiación de gases es

necesario conocer l a presión parcial de los gases radiantes (Par) y lo

longitud media del haz radiante ( L )+ gases

radiantes, es una función del exceso de aire y del tipo de

combustible, (Figs, UII48,9 i U+Ganapathy)* La longitud media del hoz

radiante, e5 una dimensión que depende de l a forma del espacio entre

los tuboSr y esta definido por:

La presión parcial de l o s

L = 3 + 4 # Volumen del espacio Area que recibe calor

Para un banco de tubos intercambiando radiación con los gases

de combustión se demuestra que :

L = (V17)

En V e Ganopathyr íapendice D)t se determina de l a siguiente

manera :

URG = Eg 11 K

Con :

K = V t ( T G W - TOA4) ( T O - TO)

Eq = Ec t nEu - E

Donde :

(U110)

Ec $ Esisividad del dióxido de carbono y de azufre

Ew : Emisividad del vapor de aqua

n $ Factor de corrección para enisividad de

vapor de ugua

E : Decrenento en emisividad por l a presencia

de vapor de agua Y dióxido de carbono

En e l STEAH, BabcocK 8 üilcox determinan UHG en l a forma

siguiente :

URG = UH % K ( U l l l )

Donde :

UR : Coeficiente base de rQdióCiÓnt que estu en

función de l a medio logarítrica de las tempera-

turas y de l a tenperQturo de paredp(Fiqt VIIt7)

k : Factor que depende del producto de la presión

parcial de los gases radiantes por l a longitud

media del hoz rudianter(Fiq, UII l lO)t

Esta forma es l a que se uti l iza en este trQbtLjOt

ve2 POF palíCUlQ de agUQ

LQ resistencia por e l lado del aqua (lado interno) es:

Rio = RQ $DE= 1 * DE (V. 12) DI UCA DI

La5 correlociones poro determinar e l coeficiente peliculor

l a ncís usada es por convección dentro de tubos eston 816s eStUdiQdQSp

l a de Dittus y Boelter, l a cuol es :

Esto es :

018 0.4 O * & UCA = 0*023 Y GA '8 Cpa It Kri

012 014

Con :

GA : nasa velocidad de agua, (LB/HYPIE*Z)

Las propiedades f is icas evaluados a lo temperatura promedio

del agua

V.3 Por 1ó pared del tubo:

La resistencia a l f l u j o de c a l o r por la pared del tubo esto

dado por l o ecuacich :

R t w = 0,5 X (IiE/l2) t Ln (UE/DI) k

K : Conductividod tdrmica del metal evaludcr Q l a

temperatura de pQred

V.4 Por ensuciariento : e

Las resistencias al flujo de calor por el ensu~iaiiento~ son

factores que se deben t o m r en cuenta? debido a las incrustaciones del

ludo del aqua, a s í como Q la capa de hollín del lado de gases, cuando

la unidad llevo tiempo operando,

Externo 1 Hdo = FEE

Interno : Hdio =FE1 It DE 11 I -

fie todas io5 resistencios a1 flujo de color lo ncís significa-

tiva es 1~ del lado de gases? esto es? que las resistencias por

películu de agua y por la pared del tubo se pueden despreciar, lo

mismo los factores de ensuciariento? por lo que el coeficiente globo1

quede2rd de la siguiente manero 1

U = UCG + URG ( W e 1 7 1

En el program se calculan todas las resistencias, pudiendose

apreciar en los resultados obtenidos, que la simplificación anterior

es correcta, YO que el valor de U solo se altera ligeramente al

despreciar las resistencias RencionQdQs,

V I + DETERHINACION DE LAS CAIDAC DE PHESION

UI+1 Lado de los gases

Para determinar l a perdidas de t i ro de los gases de COR-

bustión a l pnsar por un banco de tubos, existen en l a literatura

numerosas correlaciones que dan estimaciones roronablenente buenas,

entre las mas comunes se encuentra la expresión de Grimson con l a s

aproximaciones de Jacob, que es l a que se uti l iza en este trabaJo, 1~

cual esta duda por :

-10 2 ' DPG = 9627x10 X FFG t NH t UOLEG t GG ( U I * l )

Donde :

DPG : Pérdida de t i r o de los ga ses~ (PULG DE AGUA)

NH : Número de hileras que cruzm los gases

VOLEG : Volusen especifico de gases, (LB/PIEA3)-'

GG : Masa velocidad de los gases, (LE/HXPIEA2)

FFG : Factor de fricción, expresado por :

Para arreglo en línea :

-0115 I 1

Para arreglo transver+al

0.25 t Oil175 (ST/ISE - l)"lr08

-o* 16 FFG = Fie (VI131

#

Con :

Re : Reynolds de gases, Re= GGltlIE 12#uQ

IIE : Diámetro externo, IYULG)

SL 1 Espaciamiento en dirección a l f lu jo de gasesr (PULG)

ST : Espacianiento perpendicular a1 f lu jo de gases, (PULG)

U1*2 Lado del agua

La caida de presión dentro de tubos, debido a1 rozamiento,

por el paso del f l u i d o Q través de : Longitudes rectus, accesorios

diversos Y entradas Y salidas, esta bien establecida.

LO ecuación general es:

2

En unidades consistentes se tiene que:

-12 2 I@% = 8,372X10 ( V I * S )

Donde :

DPA : CaidQ de presión del uguo, (PSI01

J' : Densidad del agua

V : Velocidad media del aqua

L : Longitudes rectas, (pies)

Le : Longitudes equivalentes para accesorios, (PIES)

DI : Diámetro interno, [YULG)

K : Coeficientes de resistencia para accesorios

VOLEA : Volumen especifico del agua, (PIESA3/LB)

GA 1 nasa velocidad de agua, (LB/HtPIE*2)

FFA : F a c t o r de fricción

Pura perdidas por entrada Y salida, en la literatura se

recomienda un coeficiente de rozamiento igual a 1*5 10 cabeza de

velocidad, esto es : k 4 . 5

Pura perdidas por rozamiento en curvaturas, se tienen los

siguientes valores de longitudes equivalentes :

Curvótura de 180 grados Le = 2*5 t DI (PIES)

Curvaturas de 90 grados Le = 2 + 0 d DI (PIES)

Con : DI en PULO

E l factor de fricción FFh, es obtenido del diagrama de Hoody,

( F i g * VI*l) o de l a s ecuaciones siguientes :

Rugosidad relativa para wero a1 carbln :

HUG = 0*00015/DI

E l n h r o de Reynolds :

He = GA t DI 12 ua

UII+ CECUENCIfl DE CALCULO

VI1 + 1 Consideraciones

I-a secuencia del c á l c u l o , es del iodo iterativo Y es ta l , que

se piieden utilizcir los dos modos de cálculo propuestas, e5 decir, que

se pueden diseñar los econonizadores utilircrndo el método de

evnlii~ción o e l método de diseño. De manera que e l punto de partida,

puede ser un btinco de tubos con uncr geometría dodo, para determinar

cidnto culor e5 Iibsorbido, o bien para un calor disponible determinur

e l Brea necesarili del econoiizudor para transmitirlo+

En l a secuencia se t o m en consideración l o siguiente :

- Calor por cavidad de radiación :

Por l o generdl tintes del econoaizador, se encuentra unu

cavidad, e l calor por radiación ganado p o r e l clguar

proveniente de est11 cavidad se represent12 por l u variable

ORAD S i esta cnvidad es pequeña, se pueden despreciar

sus efectos, pero s i es grmde se comete un error

apreciable* Por lo que se tendr6 que calcular y darlo como

dúto

- Temperaturo de los gases de coinbusti& mínima

La temperatura níninia, de los gases de combustión Q 113

stilida, debe ser mayor que la temperatura de condenswión

de gases ticidos+ Se tiene que tomar en cuento la ca ída de

temperatura en la chimenea.

Combustoleo : TGHIN = 375 GF

Gas natural : TGflIN = 280 GF

.. , I -. ni.

- Tempertitiira del agua m6xima :

Se considera que no se debe generar vapor en e l

economizadar por l o que 5e tomo una temperatura m&:ima d e l

a g u a 11 l a salida del 90 X de 1ú de suturación+

- Velocidad media del agua

En l a l iteratura (STEAH 8 U, GANAPHATY), se recomienda que

la velocidad media del agua en economizodores debe de estor

entre 2.5 y 5 pies por segundo. En la secuencia se calculo

la velocidlid y se biisco que no excedo de S PIES/S+

- Criterio de convergenciu :

E l criterio u t i l i z a d o es ta l que e l error relativo entre

los dos wilores ultimos calculiidos entre l a temperatura de

los gases Q l o salida seo menor 131 5 X, Fora logror 111

convergencia se util izn e l método de las tangentes,

SEGUN EL METODO RE CtlLCULO h UTILIZAR

S i es diséno

Temperatura de gases

Q l a salidó

S i es evaluación

No, de tubos por hilera (NTHEC) ------------- No+ de hileras ("EC) -------------

/ 7

1. E n t a l p i a para ambos f l u i d o s a l a entrada

1 . 1 &qua de al imentación, de TCIBLA V I I . l : H A l = H A l ( T A l )

1.1 Gases d e combustión, de F I G . V I I . 1 : HGlrHGI(TG1)

HG

(ETU/LE( 1

TG (100 GF) 1 : G a s n a t u r a l 2 : Combusto1 eo

F I G . V I I . l E n t a l p i a de los gases de combustión

2. Temperatura máxima a que puede elevarse e l agua de

ai i ment a c i ón . 2.1 Temperatura de saturación, de TABLA V I I . 2 : TV=TV(PV)

2.2 TAMAX=O. 911TV

3. Car ac te r i s t i cas geomét r i cas

S i ES DISEkl entonces

3.1.a Número de tubos por h i l e r a

NTHEC=(12tASEC-2tDETEC)/ETEC

(GF)

Si ES EVALUCSCION entonces

3 . l . b S u p e r f i c i e a evaluar

SE”-‘z b-->. 14165 (DETEC/12) YLTEC$NTEHECXNHEC (PIESXXZ)

3.2 Area d e f l u j o de gases

AFG=ACECtLSEC-NTHEC#LTEC#DETEC/12 (P IESSS2)

3.3 Flux de gases

GG=WG/FIFG (LB/HSPIEdS2)

4 . C a r a c t e r i s t i c a s para e l f l u j o de qgua

4 . 1 Número de h i l e r a s por donde f l u y e e l agua

IPIESS S 2 1

?“A= 1

4.2 W e a de f l u j o del agua

AFA=3,1416tDITECS*2*NTHEC/576

4.9 Ve loc idad promedio de l agua

4 .3 .1 Volumen e s p e c i f i c o del agua VOLEA, de TABLA V I I . 3

VELA=W~$VOLEA/(3600tAFFI) (PI EWS)

Si VELA > 5 entonces

c: J.

NHFA=ZtNHFA

Se r e p i t e e l punto 4 .2 y 4.3 hasta que VELA < 5

4 .4 Flux de agua

GA=WA/AFA (LB/HSPIESSZ)

Temperatura d e s a l i d a para i n i c i a r c a l c u l o s

si ES DISENO entonces

5.1. a Temperatura de gases a l a s a l i d a

TG2 ( 1 ) =TGSEC

5 .2 . a E n t a l p i a de gases a i a s a l i d a

De FIG. V I I . 1 : HGZ=HGZ(TG2(1))

5 . 3 . a Ca lor ced ido por ga ses

G!l=WG$(HGl-HG2)

S . 4 . a Ca lo r ganado por e l agua

82=Ql*QRAD

(GF)

7

"- I

5.5.23 E n t a l p i a de1 agua a l a s a l i d a

HA2=QZ/WA+HA 1

5.6.a Temperatura d e l agua a l a s a l i d a

De TAEiLR V I I . 1 : TAZ=TA2(HA2)

(BTU/LB)

Si ES EWLUACION entonces

5.1.b Temperatura del agua a l a s a l i d a ( supuesta )

TA2=0.8fTAMAX íGF)

5.2.b E n t a l p i a de l agua a l a s a l i d a

De TABLA V I I . 1 : HAZ=HA2 (TA2)

fEj.3.b Ca lo r ganado por e l agua

2L=WAt(HA2-HA1)

5.4.b Ca lo r ced ido por g a s e s

Bl=Q2-BRAD

5.S.b E n t a l p i a de g a s e s a a l s a l i d a

HGZ=HGl-Ql/WG

5.6.b Temperatura d e l o s g a s e s a l a s a l i d a

De F I G . V I i . l : TG2(l)=TG2(HG2)

6. Determinacidn de l a d i f e r e n c i a media l o g a r i tm i ca d e l a s

temperaturas ,y temperatura d e pared aproximada

6.1 MLDT= < (TG1-TAZ) - (TGZ ( I ) - T A l ) 1 /Ln ( (TGL-TAZI) / (TO2 (I 1 -TA1) 1

6.2 WT=(TAl+TA2) + 50 (GF)

7. Determinación de l c o e f i c i e n t e g loba l d e c a l o r "U"

A: C o e f i c i e n t e p e l i c u l a r por g a s e s

A . l Temperatura de p e l i c u l a l a d o d e gases

TPEL=MLDT/2 + (TAl+TA2) / 2 (GF)

A.2 Prop iedades f i s i c a s d e l os gases eva luadas a TPEL

A.2.1 V i s co s i d ad , de FIG. V I I . 2

, 1

lJ (LB/HtPIEI

TG (GF) F I G . V I I . 2 Viscosidad de los gases de combustion

A . 2 . 2 Calor espec i f i co ,de FIG. V I I . 3

CP

(ETU/LRSGF)

T (GF) 1 :Gas Natural 3: CombuetÓleo

F I G . V I I . 3 Calor esp. de los gases de cornbustion

c1.2.9 Conductividad termica,de F I G . V I I . 4

1 4 7 8 3 3

(BTU/H%PIEOGF) '

TG (GF) * 2 : Gas Natural, Combusto1 eo

FIG. V I I . 4 Conduc. térmica de gases de comb.

A.3 Reynolds de gases

REYG=GGtDETEC/(lZtVISG)

A.4 Factor de arreglo : FAR=FAR(EHEC/DETEC,ETEC/DETEC,ñEVO)

Q.4 Arreglo en linea, de FIG. V I I . 5 :

1.1

1 .0 0.9 0.8

,*0*7 0.6 0.5 O 4 1.1 1.0

0.9

O *7 0.6 0.5 1.2 1 *1

1.0 0.9 0.8 0.7 0.6

3 0.8

1.2 1.1

0.8 0.7

1

#

1.1

1.0

0 .9

1 . 3

1.2

2 1 . 1

UR

(BTU/HtPIESF2tGF)

B. 2

E. 3

-t, Log Mean Raáiating Twnprrture Mference. f .

MLDT ( G F ) F I G V I I . 7 C o e f i c i e n t e base por r a d i a c i ó n

Longitud medi a del haz r a d i a n t e

L=0.093(ETECSEHEC-O.785XDETECSt2)/DETEC (PIES)

Precíion p a r c i a l d e C02+S02 en gases d e combustión

/

De FIG. V I I . 8 : PC=PC(EXC)

I '*

S I i i

! O

I I

a I (o IS I( 15 10 IS C % EXCCSS AI1

j I

EXC í % de exceso de a i r e ) 5 :: CombustÓleo b : Gas Natura l

FIG. V11.8 ,Presión p a r c i a l de C02 y SO2

R . 4 P res ión p a r c i a l de l vapor de agua en gases de combustión '

De F I G V I i . 9 : PH20=PH20(EXC)

1 5 1 0 15 20 25 30 35

EXC ( % de exceso d e aire), 3 : Gas Natura l 7 : Combustoleo

F I G . VTI .9 P re s i ón p a r c i a l del vapor d e H20

E.5 Presión parc ia l de l a c gases radiantes

PAR=PC + PHLO

8.6 Producto longitud media del haz radiante par la prcsidn

paN-cia1 da !os ga:.is-s radiantes

T ' i - F &=($i,

EJ. 7 F a c k w "t:::" para ubtener el URG

Fs FIG. VII, 11 : K=K(PL9 ICOM)

' Values of p,L - - - -- -

I

FL 1 : Gas Natural 2 : CombustÓleo

F I G . V I I . 1 0 Factor ti: de radiac ion

B . 8 Coef ic iente p e l i cu l a r por radiación de gases

URG = URSK iSTEAM,pl4.3)

C : Coef ic iente g lobal d e ca l o r

U =UCG + URG

9. Si ES DISENO Y 1 = 1 entonces

9.1 Cá lcu lo del area requerida

AR=Ql/UtMLDT

9.2 Ncimern de h i l e r a s necesar ias

NHEC=AR/(3.14216%DETECtLTECI"EC%NTHEC)

9.3 CLiperf i c i e a avaluar

( F I E S S 2 )

.. ,

(PIEStt2) CEC=NHEC$NT+iEZt3. t41StDETECXLTEC

10. Si NHEC .: 10 er*tunces

?nrrecci& pur fhctcjr d e profwididad

lQ.1 Factor de pr~f~inti idacl , d e F I G . V I I . l l : FG=FD(NHEC)

IL"EC FIG. V I I . 11 Factor de profundidad

10.2 Corrección a UCG

UCG=UCG#FD

10.3 Corrección U

U=UCG+URG

10.4 CorrecziÓn del punto 9.1,2,3 por corrección de U

AR, NTHEC SEC

1 1 . Calor t r ans f e r i do a t ravés de l a s upe r f i c i e

G!l=UtSECfMLDT

12. Carac te r i s t i ca s de los gases a l a s a l i d a

12.1 Enta lp ia

HG2=HGl-G!l/WG

12.2 Temperatura, de FIG. VII.l : TGZ(I+i)=TG2(HG2)

13. Ca rac te r i s t i ca s del agua a l a s a l i d a

13.1 Calor ganado

Q2=Ql+QRAD

OVER 1

Ti. !?

TABLA VI I. 1

ENTALPIA DEL AGUA EN FUNCIí3N DE LA TEMPEKATURfl

110

115

120

135

140

145

150

i 55

160

165

170

190

200

210

220

67.97

77.94

82.93

87.92

92.91

97.90

102.90

107.89

112.89

117.89

122.s9

127.89

i 32 .w

137.90

147.92

157.95

167.99

178.05

ise. 13

198.29

240

250

260

270

2130

290

300

310

320

.-iCl0

340

,id0

360

370

c;E3c1

390

400

425

450

480

7-

-7c

208.34

218.48

228.64

238.84

249.06

259.31

269.59

279.92

290.28

300.68

511.13

321.63

332.18

342.79

SSC;. 45

354.17

574.37

402.27

430. 1 0

464.40

TRBLA V1I.Z

TEMPERATURAS DE SGTURACION EN FUNCXON DE LA PKESXON

1 60 125 150 176 ZCi0 225 250 275 .3 0 0 330 350 380 400 430 450 470 s C) o 540 580 600 640 680 700 740 800 840 900 940 1000

327.81 344.93 358.42 371.22 381.79 391.79 400.95 409.43 417.33 426.16 491.72 459.60 444.99 451.73 496.28 460.68 467.01 475. o 1 482.58 486.21 493.21 499.88 503.10 509.34 518.23 523. E38 dal. 98 337.16 544.61

c-

TABLA VI1.3

FKOPIEDADES DEL AGGA A PSESION VARIABLE

32 41 53 59 68 77 66 9'5 104 11s 122 131 1 40 149 158 I67 176 185 194 203 212 22 1 230 239 248 257 266 275 284 . 293 302 31 1 320 340 3&j 38Q 400

62.37 62.37 62.37 02.57 62. 31

12 62.06 61.39 61.81

61. 49 61.37 61.18 51. l e t? 6 . E3 1 h0.62 60. 43 60.24 60. 00 59.81 53.56 59.37 59.18 58.87 58.68 58.37 58.06 57.81 97.44 57.12 56.81 56.66 55.96 55.22 54.47 a ~ . 65

62.24

61. &a

e-

4.34 3.67 3.16 2.76 2-43 2.16 1.94 1.75 1.39 1.45 1.33 1.22 1. 13 1. O 5 1.05

O. 86

i i . 7é, O. 72 0. 68 O. 65 O. 62 0. 59 o. 57 O. 54 O. 52 o. 49 Ci. 46 0. 45 0. 44 O. 43 O. 41 O. 38 0. 36 o. 33 0.32

i i . 92

o. 81

1.008 1 . 004 1.002 1 . OOi) u. 999 0. 988 O. $88 O. 998 O. 998 o. 999 0.939 o, 599 1.000 1,000 1.000 1.002 1.004 1. c1o4 1.005 1. CiO6 1.007 1,006 1.008 1.010 1.012 1.014 1.016 1.018 1.021 1.024 1.026 1.030 1. cis8 1 . 047 1.057 1.069 1 . O82

o. 327 o. 332 ú. 338 C). 3 4 0.348 o. 353 O. 358' 0.362 O. 365 O. 3&7 o. 372 o. 375 O. 378 C). 381 O. 381 O. 385 i i . 388 0. 381 0.391 o. 393 0. 393 o. 393 O. 395 O. 396 o. 396 0. 396 O. 396 0. 396 0.396 O. 396 0.395 o. 395 0.335 0. 393 0.390 0. 387 0. 382

VI I I. 1 Listado del programa

@F\‘LJN CGCl, EZ303/ECDACGC, ECDA, 1,100 . FRANCISCO KOBLES EXT. 20961 LOG swrI AH SECCION DE CONVECCICIN dF TN I Sf TPF9. ELONOM I

COMMON/UNO/i? COMMON/TRES/IW DIMENSION TG2(3) REAL LSEC, LTEC, KMEC, LR, LEC LOG I CAL D I SENO, BAND NAHELIST/DOPEC/ICOM, EXC, PV, TV, WG, TGl, VOLEG, TGSEC, WA, TA1, VOLEA, :>L:MEC, FEIEC,FEEEC, BRAD NAMELICT/DGEEC/ASEC,LSEC,IARREC,LTEC,DETEC,DITEC,ETEC, ,.Ei-iEC , DI SENO , SOBRE, NTHEC, NHEC, I P

c tS t t t t t$ t t t t t tS fa f t t t$ t t$ t*t t t t* t t t t t t t t t t t* t t t tXXt t t t t tXt t t t t t t c t f t t t S c S t t P R O G R A M A P A R A D I S E N A R t t t C t l t O E V A L U A R E C O N O M I Z A D O R E S t X S c stt S t S c t t t S t t S * t S * b t t b f t t l t * t t ~ t t t t S t t t X t $ t S t X t t t * t t X * t t t ~ t S * ~ * t X X X t t X ~

READ (5, DOPEC) READ ( 5 , DGEEC)

IF (IP. GE. O) THEN C t t t IMF‘HESION DE DATOS t t$t t t t t tSXt t t**t tX

C IP DETERMINA LA EXTENSION DE INFORMACION A IMPRIMIR C IP=O = > DATOS Y RESULTADOS PRINCIPALES

C IF=2 => IMPRIME TODOS LOS CALCULOS DE LA SECUENCIA C rp=i =:> IDEM MAS RESULTADOS SUBRUTINAS PRINCIPALES

WRITE (6,70) ICOM, EXC, PV, WG, WA, TG1 , TAI, ASEC, LSEC, IARREC, LTEC, > DETEC,DITEC,ETEC,EHEC

9 o FORMAT~lHl,T(/),lOX,’D A T O S D E O P E R A C I O N :’,/, //,lOX,’EL COMBUSTIBLE UTILIZADO ICOM= ’,IZ,

> / , 17X , ’ I COM=1 =>GAS NATURAL. ’ , /, 17X, ’ I COM=O = :>COMBUSTOLEO’ , > //,lOX,’EL EXCESO DE AIRE EXC = ’,F7.5,’ %’, > //,lOX,’PRESION EN EL DOMO PV = ’,F7.3,’ PSI”, > //,lOX,’FLUJO DE GASES WG = ’ ,Fl2.3, ’ LE/”, > //,1OXsrFLUJO DE AGUA WA = ’ ,F12.3,‘ LB/” :> 11, lox, ’ TEMP. DE GASES a LA ENTRADA TG1 = ’ ,FlO.3, ’ GF’ , > //,lOX,’TEMP. DEL AGUA DE ALIMENTACION TA1 = ’,FlO.3,‘ GF’, :> ////,lOX,‘D A T O S D E G E O M E T R I A : ’, :> //,lOX,’ANCHO DE LA SECCION ASEC = ’ ,F7.3, ’ PIES‘, :> //,lOX,’LARGO DE LA SECCION LSEC = ’,F7.3,’ PIES’, .> //, l O X , ”ARREGLO UTILIZADO IARREC= ’ , 12, >/,18X,’O -> TRIANGULAR’,/,18Xy”1 => LINEAL‘,/,18Xy’2 => C.ROTADO’, > ~ / /, lox, ’LONGITUD DE LÓS‘ TUBbS :> / / , l O X , ’DIAMETRO EXTERNO > //’, l O X , ‘DIAMETRO INTERNO ‘5. / / , 1 OX, ’ ESPAC I AM I ENTO ENTRE TUBOS > //,lOX,’ESPACIAMIENTO ENTRE HILERAS

IF (DISENO) THEN WRITE (6,92) TGSEC

42 FORMAT(///,lOX,’PARA EL DISENO :‘, .) //,lUX,’TEMPERATURA PERMITIDA DE LOS > /,17X,’ A LA SALIDA DEL ECONOMIZADOR

ELSE - ~ - “ I_ -- .- -

LTEC =- ’ , F7.3, ’ P I E S ’ , DETEC = ’ ,F7.4, ’ PULG” , DITEC = ’ ,F7.4, ‘ PULG’ , EHEC = ’ ,F7.4, ’ FULG’) ETEC = ’,F7.4,’ PULG’,

GASES ’, #

TGSEC = ’,F10.3,’ GF”)

SEC=3.1416~DETEC/lZ.XLTECb"ECSNTHEC~NHEC WRITE(6,94)NTHEC,NHEC,SEC

94 FORNAT(///,lOX,'FAfiA L A EVALUACION : ', i / , lox , 'NUMERO DE T U B O S FOR HILERA NT!-EC = , I3,

>. / I , lox , "LIMERO DE HILERAS NHEC = '913, %. / / , lUX , "SUPERFICIE i?E 'TRARSFEZENCIG SEC = ' eF12.3,

3 r.-F:3?) .i' I . -..-,A- -

r; r<.; í3 I F 7':43 I F i W=6 SAND=. TRUE.

CALL ENTALP ( TG 1, HG 1 1 CALL ENTALA (TA1 , PV, HA1 1

C E N T R L P I A J D E ENTRADA PARA I1MBOS FLUIDOS

C TEMPERATURA MAXIMA A LA QUE PUEDE ELEVARSE EL AGUA

C CARACTERISTICAS PARA EL FLUJO DE GASES TAMAX=O. 9STV

I F (DISENO) THEN

END IF AFG=ASEC*LSEC-NTHECtLTEC*DETEC/l2. GG=WG/ AFG

NHFA= 1 AFA=3.141¿XDITECtDITECtNTHEC/(4.t144.) VELA=WAXVOLEA/ (3600. t A F A ) IF (VELA. GT. 5 . ) THEN

FiFFi=2. ;kfiFA VELA=VELA/Z.

NTHEC= (ASECSIS. -2. tDETEC) /ETEC+O. 5

C CARACTERISTICAS PARA EL FLUJO DE AGUAStd#tt##t

PIHFR=Z. I r J H F A END IF

TEMPERATURA MINIMA A QUE PUEDEN SALIR LOS GASES DE COMBUSTIONSSI

I F C ICOM. EQ. 1 )

ELSE

Eh!D IF TEMPERATURAS DE SALIDA PARA INICIAR CALCULOS I F (DISENO) THEN

TGZ ( 1 ) =TGSEC CALL ENTCSLP (TG2 ( 1) , HG21 BALANCE DE CALOR tattttYt#lXf G!l=WGá (HGl-HG2) DZ=iI1+QRAj) HA2=í22/WA+HAl

,-I = WA 1 AF A 9

iCZM=Ci -> COMBUSTOLEO ; ICOM=I => GAS NATURAL THEN

TGMI N=230.

TGM I N=375.

CALL TEHFA ( i l A 2 , PV, TA2) ELSE

TAZ=O. EltTAIYAX C,XL ENTALA (TAL?, PV, HAZ) al=WAS(HAZ-HAl)-BRAD

uGL=HGl-Bl/WB r A L L TEMP !3-3132, TGZ 1 ) 1

1Ci '

14 C

C

>. c

C

::.

c:

2

17 i:

z

END IF NI Z C ) CONT I NUE

T := 1 IF(I.GE.3) GO TO 17

DIF. MEDIA LOGARITMICA DE LAS TEMPS; TEMP. DE PARED APROX. ATML= ( (TGl-TAlil) -(TGT ( 1 ) --(A1 1 I /fiLOG ( (TGl-TAZ) / (TG2 (1 )-Tñl)>

LLPMADA A SUEWJTINA PARA DETERMINAR "U" CALL CSTCU(UG,GA,ATML, Tirl, TAi, TG2,DITEC,DETEC,EHEC,ETEC,

- I w= ( - rA 1 t T x i , '2 . t m

ICRREC, ILGM, t MEC,FEíE¿,+ L~EC,UCG,UKG,RA,RWT,UTEC, FASO PE VARIABLE3 SOLO PARA 1:PIF'RESIDN

TPEL, COND, CP, VISG,REYG, FAR, UR, HZLF', PL, COMK, RG, TBA, CFA, CONDA, V 1 SCR UCA 1 CALCULO DEL ARER RE[IUERIT)A z . .. hiill. GE HILEiAS NECEdAHIAS l F ( .- i 5ENCI. AND. &A, .D 1 TEEN

GZ =!?I I' (LIECtATML) :+iEC= (1. tSGERE/IOO. 1 * i:AR/ 15.1416*DETEC/12. tLTEC*NTHEC ) CG. 3 FILECz (::r-IEC~EtiEC+2XDETEC) 11 2. O SEX=:. 1416tDETEC/ 12. SL.TEC*NTHECINHEC

EPdn I F COR'RECCICIN 4 "UCG" SI NO. DE HILERAS ES MENOR A D I E Z IF (IrlHEC. LT. 1 0 ) THEN

CALL PRGFUN (NHEC, IARREC, FDEC) UCG=FDECbUCG FiG=i. / (UCG+URG) UTEC= 1. / I RG +F,A+iiWT+FE I EC+FEEECl

END IF EF rYLz. FciLSE. CALCUL3 DEL CALOR TRANSMITXDG A TRAVES DE LA SWERFICIE Et-UTECSCECtATML DETEIMINACION DE TEMF. DE SALIDA POR BALANCE DE CALOR HG2=F!G 1 -0 1 / WG I=I ti CFiLL TEMP (HG2, TG2 I I ) 1 122=01 tC¿KAD HA2=C!2/WA+HAi CALL TEMPA (HA2, PV, TAZ) GO TO 14

CONTINUE METODO DE LAS TGS. PARA ACELERAR LA CQNVERGENCIA FENDz(TGZ(3) -TG2(2) )/(TG2(2)-TGZ(l) 1 ORDAzTG2 ( 2 ) -PENDtTG2 ( i 1 TG2 ( 1) =ORDA/ ( 1. -FEND) CALL. ENTALP (TG2 ( 1 1, HGZ) BALANCE DE CALOR Ol=WG1: (HGl-HG2) CD=C!l+aRAD HAZ=Q2/WAtHAi CALL TEMPA (HAZ, FV, TA2) NI=NI+l CRITERIO DE CONVERGENCIA

IF(ARS(~TG~(l~-TG2(S))/TG2(1)~.GT.iE-3~AND.NI.LT.1~) GO TO 10

C

C

C C

1 00

110

120

IF (NI .GE. 101 THEN PRINT #,’NO CONVERGE EL METODO’ STEP

END IF VERIFICACION QUE TEMPERATURAS DE SALIDA ESTEN DENTRO DE LOS LIMITES IF (TGL 1). LT. TGMIN. OR. TA2. GT. TAMAX) THEN

IF (DISENO) TtCN

ELSE

END TF PRINT #,’LAC TEMPERATURAS SE SALEN DE LOS LIMITES’

PRINT t , ’EL ECONOMIZADOR ESTA SOBREDISENADO’

PRINT *,’EL ECONOMIZADOR ES GRANDE’

END IF CALL CAIPRE(TGl,TGZIi), TAl,TAZ’,GA,GG,VOLEG,VOLEA,DETEC,DITEC, I ARREC , EHEC ETEC, NHEC , ”FA, LTEC, DPLG, DPLA 1:.

> , TEG , V I SG , REYG, FFG, TEA, VI SCA, REYA, RUG, A B, FFA, LR, LEC) Fasu DE VA~IAELES SOLO PARA IMPRESION

4 X X IMPRESION DE KESULTADOS %* # % # # Y * * # % IF!UICENO) THEN

WRIT€(6,1001 =CKMAT(lHl,////,SX,’RESULTADOS PRINCIPALES DEL DISENO’)

WRITE(6,llO) F O R M A T ( I H l , / / / / , S X , ’ R E C U L T A D O C PRINCIPALES DE LA EVALUACION’)

ELSE

EbJD IF XRITE (6,1201

.‘. F10.2,’ GF’, >.//b l O X , ’TEMPERATURA DEL AGUA A LA SALIDA T A 2 = ‘,F10.2,

>//,lOX,’MEDIA LBZARITMICA DE LAS TEMPS. ATML = ’ ,F10.3,

TG2 ( 1) , TA2, ATML, URG, UCG, UTEC FORMAT( / / , lOX, ’TEMPERATURA DE LOS GASES A LA SALIDA TG2 = ’ I

:>. ’ GF’,

:;.? EF’,

\ ’ ./ BTU/PIE2.H.GF’, .:./I, lOX, ‘COEFICIENTE

?//, 10X, ’COEFICIENTE :>’ BTU/PIE2.H.GF”, >//,!OX,”COEFICIENTE ?. .. 3 ETU/PIE2.H.GF’)

I F (DISENO) THEN

POR RADIACION ENTRE TUBOS URG = ‘ ,F7.3,

POR CONVECCIDN DE GASES UCG = ”,F7.3,

GLOBAL UTEC = ’ ,F7.3,

WKITE(6,13O)NTHEC~NHEC,SEC,ALEC 130 FORMAT(////,lOX,’EL ECONOMIZADOR DEBERA TENER :’,

.’. //, lOX, ’NUMERO DE TUBOS POR HILERA NTHEC = ’ , I 5 , 3 //, i O X , ‘NUMERO DE HILERAS NHEC = ’ , I S , 3 //,lOX,’SUPERFICIE TOTAL DE T.DE C. SEC = ‘,Fl2.3,’ PIES2’, > //,lOX,”ALTURA DEL ECONOMIZADOR ALEC = ’,F8.3,’ PIES’) END IF WRITE(6, 140)Rl,DPLG,DPLA

140 FORMAT(/,lQX,”EL CALOR TRANSMITIDQ’,lOX,’QT = ’rFl8.2, >‘ RTU/H’, >///,lOx,’LA PERDIDA DE CORRIENTE Y LA CAIDA DE PRESION:’, .)/ / I O X , ’ L A D O DE GASES DPLG = ’ ,Fl0. 4, ’ PULG DE AGUA”, ‘./ 1 1 O X ’ LADO DEL FIGUA DPLA = ’ ,Fl0.4,’ PSI ’ ) IF (TP. GE. 1) THEN

C IMFRESION DE CALCULOC INTEHMEDIOS DEL F'ROGRAMA PRINCIPAL . 1 so TCRMAT(lH1,5(/),10X,"REYULTAaOS INTERMEDIOS DEL PROGRAMA',

WRITE(6, fSO)AFG,GG,NHFA,AFA,VE~A,G~,~CSl,HGl,T~M~X,T~,HG~,H~2

... ...' ' PRINCIPCSL', / / I ,

i O X , 'AREA DE FLUJO DE GASES AFG = ',Flfi.S," PIEZ',

> / / 3 l o x , 'HILERAS DONDE FLUYE EL AGUA "FA= ', 15, >//,lOX,'AREA DE FLUJO EEL AGUA AFCS = ' ,F l5 .5, ' PIEZ',

::./,', I O X , 'FLUX DE AGUA GA = ,F15.5,' BTU/H-PIEZ",

>.//ir 1 OX, ' FLUX DE GASES GG = ' ,FlCim5,' BTU/H-PIE2"

:>//, liiX, 'VELOCIDAD DEL AGUA VELA= ' ,F15,S, ' PIES/S>

>//,IOX,~ENTALP. DEL aGuA DE ALIMENT. HA^ = *,~is.5,~ BTU/LB*, > > / / ? I O X , 'ENTALP. DE GASES A LA EN'T. HG1 = ',F15.5,' BTWLB' , ? , / / > !OX, 'TEMP. MFSX. PERMITIDA AL AGUA TAMAX=',F15.5,' GF', > I / , l O X , 'TEMP. PROMEDIO DE PARED TW = ',Ff5.5,' GF ' c

?I/, lox, 'ENTALP. DE GASES A LA SALIDA HG2 ' ,F15.5,' BTU/LB', P//,IOX,'ENTALP. DEL AGUA A LA !SALIDA HA2 = ',F15.5,' E+TU/LB')

C IMPRESICIN DE CALCULOS FINALES DE L a SUBRUTINA CGCTU WRITE (6 9 170) TPEL COND 9 CP VI SG, KEYG, FAR, UCG, UR, H Z L P , PL, CONK

170 FORMAT(///, lox, 'RESULTADOS F.IrdALES S U B R U T I N A LGTCU', > / / , 1C)X, 'TFYT'. 2E FELICtiLA TPEL = ',F15.5,' GF', :.:.A'/, 1 '::X3 ' CONCUCTIVIDAD DE GASES COND = ',F15.5,' ETU/H-PIE-GF',

',/I3 l d X , 'VI5COVZDAD 3E G A S E S V I S G = ' ,FlS. 5, ' LB/H-PIE' , ' : , / Iy l O X , 'REYNOLDS DE GnSES RE'í'G = ' ,F15.5, *: ,'! 1 O X , ' FACT%? DE ARREGLO FAR = ",F15.5,

l o x , 'CALOR ESFEC. 3E GASES CP - - c ,f 15.5, .' BTU/LB-GF',

>.//910X,'CUEF. POR CONV. DE GASES UCG = ',F15.5,' BTU/H-F'IE"-GF' >,// , lox, 'COEF. RASE FOR RAD. UR = ' sFi3i .5, ' BTU/H-PIE2-GF : : , 7 , , ' / 5 :<;X,'LOI..G. MEDIA DEL HAZ RAD. HZLP = ",F15.5,' PIES', ::,//, S í 'X , 'F'AOD. PRESION.LONG PL = ' , F i 9 . S , ' ATM-PIE' >.//, I C'X, ' FRCTOK t* CDMK = ",F15.5)

!JRITE (6, lBC)) URG, RG, TEA, CPA, CDNGA, VíCCA, UCA, n"A, SWT, U T E C I80 CCISMAT!/,lOX,"CCEF. F'Oh: KAD. RE GASES URG = ' , F l 5 . 5 ,

3 / I 3 l O X , ' R E S I S T . POR PEL.DE GASES RG = ' ,F lS . 5, ' H-PIEZ-GF/BTU >,' , //, lOX, 'TTEMP. PROM. DEL AGUA TBA = ' ,F15.5, ' GF', *.//, I C i X , 'CALOR ESP. DEL AGUA cpfq = ',J=15.5,' BTüJ"-LB" :>,,',Í ,, .;CiX, :' E:DI\ICUC. DEL FiGUA CONDA = ',Fí5.5,' k7Li/H-PIE-GF',

' ' , I / , ?OX, 'tTJEF. FGR LADO DEL GGUA UCG = ' ,F15.5,' BTü/H-PIE2-GF' > ' 3 , . ' , ' , l ( : ) X , 'RESIST.POR PEL. AGUA RA = ' , F15.3, ' H-PIE2-GFlBTU >,', I / , 1 0 x 5 "RESIST. POR EL TUBO RWT = ' , F15.5, ' H-PIEZ-GF/BT XI',//,lQX,"COEF.GLORAL DE f. DE C . UTEC = ',F15.5,' BTWH-PIE2- 'GF' 1

> RTlJ,/Y-.?IEZ--GF'

::.,/!? i O X , 'VISCOSIDAD DEL AGUA YICCA = ',F15.5,.' LBii-i-PIE',

END IF I F (IF'. GE. 1 ) THEN WRITE(6,400)TRG, VISGSREYG,FFG,DPLG,TBA,U1SCA,REYA,RUG,4,B, IMPRESION DE RESULTADOS DE SUBRUTINA DE CAIDA DE PRESION FFA , LR , LEC, DFLA FORMAT(///, l O X , "RESULTADOS SUBRUTINA CAIPRE',//,

>

>./I , lOX, 'TEMP. PROMEDIO DE GASES TBG = ',F15.5,' GF", >,'I9 i O X , 'VISCOSIDAD DE GASES VISG = ' ,F15rS,' LB/H-PIE', >//,IOX,'REYNnLDS DE GASES REYG = ' ,F lS.5,

400

> / I 3 lOX, 'F9CTOR DE FRICCION .FFG = 'rF20.7, ::./I, 10Y, 'PERDIDA DE TIRO DPLG = " ,F10.5 , ' PULG HZO",

>//,lOX,'TEMP. PROMEDIO DEL AGUA > / / 5 l O X , 'VISCOSIDAD DEL AGUA

3 / / , i C ) X , 'RUGOSIDAD DEL ACERO

:./ / , 1 O X ' FACTOR 2 : ? / / , I C X , 'F-;?i2TCT; CC ,FRZ¿CION :C./ / C)X ' LONG. TOTAL RECTA ?//,lOX,.'LONG. TOTAL EQUIVALENTE > / / , ICiX, 'CAIDA DE PRESION DEL AGUA

> / / , 10x5 'REYNOLDS DEL AGUA

*:/I 1 OX ' FACTOR A

END IF C DEBUG I N I T

END C

c C

c c

SUBROUTINE CGTCU(GG,GA,ATML,TW,TAl,TA2,DITEC,DETEC,€HEC, >.ETEC, I AR'REC, ICOM, KMEC, FE I EC, FEEEC, UCG, UKG, KA, RWT, UTEC,

C P4SO DE VARIABLE3 SoLC PARA iilPRESION TPEL, COND, CF', V I SG 9 KEYG, FAR, UR, HZLP, PL, COMK, RG, TEA, CPA,

-. CCFJDA , Y I 3CA , L3CA 1 c C CUERUTTi'1A PARA DETERMINAR EL COEFICIENTE GLOBAL DE Tm DE C. c

CQMMON/UNO/IP REAL KMEC TPEL=ATML/2.+(TAl+TA2)/2. CALL PROF (TPEL, COND, CP, VICG) REYG=GG%DETEC/ t 12. SVISG) CALL FACR (EHEC, ETEC, DETEC, RE'ÍG, IARREC, FAR) UCG=O. 33% (GGSfO. 6tCF ;tO.S3SCONDX$O. 67) / C (DETEC/lZ. 1 SSO. 4

üC5 =L;CGltFAR CALL CEPR ( ATML, TW , UR) CFSLL A2L.P (IARREC, ICOM, EHEC, ETEC, DETEC, HZLP, EXC, PL) CALL CTEK ( I COM , PL , COMK 1 URG=URtCOMK %=l. / (URG+UCG) TRA= (TAl+TA2) /2. CFA=1.187134-0.1385578E-2STBA-0.2803148E-5*T~A*S2 CONDA=O.3002682+0.666723~E-~~T~~-O.ll3449E-5*TEA**2 VI SCQ=O. 21 O61 6E-2+ 139.071 /TEA UCA=O. 023% (GAXaO. 8tCPAt%O. 4tCONDAttO. 6 ) / IDITEC/12.) S S O . 2SVISCA$;Y

Rfi= ( 1 . /UCA) X (DITEC/DETEC) RWT=0.5t(DETEC/I2.)tALOG(DETEC/DITEC)/KMEC UTEC=l.O/(RG+RA+RWT+FEIEC+FEEEC) T F ( I F . GE. 2) THEN

x #';:CG&$O.27)

> 0.4 )

WRITE(6,377> AT;YIL,TW, TPEi,COND,CP,VISG,REYG,FAR,UCG,UR,HZLP, F'L , COMK, L'%, TEA, CFA, CONDA, VI SCA, UCA, RA, RWT, UTEC ?

> / / , l o x , 'ATWL = .',F15.5,' GF', 7 7 FORM~T(///,'RESULTADOS INTERMEDIOS SUBRUTINA CGTCU',

GF', GF", RTU/H-PIE-LB" , BTU/LB-GF', IB/H-PIE',

BTU/H-PiEZ!-GF", BTU/H-FiEZ-GF', P I E S ' , t7Tii-P:E-r

BTU/H-PIEZ-GF', H-FIE3-GF/BTU7, GF', BTU/LB-GF', BTLl/H-PIE-GF' , LU/H-P I E ' , BTU/H-PIEZ-GF', H-F'IE2-GF/BTU", H-PIEZ-GF/BTU', HTU/H-PIE2-GF7 1

SUBROUTINE C~IPRE(TGl,TG2,T~l,T~2,GG,VOLEGIVOLEG,VOL~A,DETEC~DITEC, >.IARREC, EHEC, ETEC, NHEC, "FA, LTEC, DPLG, DPLA

>,TBG,VISG,REYG,FFG,T~A,V~~C~,~EYA,~UG,~,~,FF~,L~,LEC) C PASO DE VARIARLES SOLO PARA íMPRESION

C C t $ $ SL'E(RUT1NA PARA DETERMINAR LAS CAIDAS DE PRESION S c:

CGMMON/L.lb4Z)/ IP REAL LYEC, LR, LEC TEO- :TGl+TGZ) /2. VISG=3.60125303E-2+6.32~8~~~~E-5fTBG-2.4~16~0~9E-8~TBG442

'~i-8.83382296E-l2tTBGtt3-1.29117h37É-l~#TBG#*4 REYG=GGtDETEC/ (12. tVISG) TF (TARREC. EO. 1) THEN

FFG=(REYGSt (-Orn 15) 1 $ (O. 044+0.08# (EHEC/DETEC) / < (ETEC/DETEC- 'C. 1.) S t (O. 43+1.13tDETEC/EHEC) 1)

ELSE

END T e DPLG=9.37E-.ll;)tFFGtNHECS ibG**23 SVOLEG TE&= tTAl+lAZ: /2. V~CC~=0.21061~1-3+139.07i/TBA YEYA= !C:TECXGA) / (12. IVI5CA) gcs~C:= ..3!3i>IS/DITEC P=!Z7530./REYA) #$lb

FFG=(REYGtt(-O. 16))t(0.25+(0.1175)/( (EIEC/DETEC-l)S41.08))

n=(2.4571~''-CG(l.,'C ( 7 . / R E Y ~ ) t $ O . 9 + 0 . 2 / ~ H U G ) ) ) S S l b

F E T11 R N c. c DEEI.JG T PJ I T

c z C

C C SURRUTINA PFSRA DETERMIriAR EL FACTOR DE PROFUNDIDQD C

EIJD

5UBii 'OUTINE T'ROFÜN (HIL, IARRE, FDI

COMMON/UNO/IP COMMON/TRES/IW INTEGER HIL HHIL = HIL IF (HIL.GE. 1O)THEN FD= 1.0

ELSE IF (IFIRRE .EQ. 1)THEN

ELSE

END TF IF { IP. X!. ?) T!?E:(J

FD =0.635255 + 0.138881 ALOGCHHILi

FD = 9.65281 -r 3.15~5763 jk ALOG (HHIL)

!:RITE r!G9 3co) FD %?O !T?Y'?T ( / / , 13X;FACTOR DE PHQFUNDiDUD .',Fl5.5,/)

EhlD IF RETURN

C DEBUG INIT 3 J D

c c: c

C C SUEKüTiNA QUE DETERMINA EL FACTOR 'k" PARA DETERMINAR EL URG t $ t C

CUXOUT I NE CTEK ( I COM, PL , COMK 1

COMMON/UNO/IP COMMCN/TRES/XW

C S I EL COMEUSTI~ILE ES GAS NATURAL: ICOM = 1 C SI EL CGMBUSTIRLE ES COMBUSTOLEO: ICOM = O

IF ( I C O M . EO. 1) THEN COM~~=0.1586656667+1.247222tPL+2.4027777777f~L~*2-

>, 8. (-jt=n=n=en=n==s= . ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ t P L f f 3 + 6 . 3 8 8 8 8 8 8 8 S S P L ~ $ 4 EL-SE

COMK=0.l6+1.21619SPL-~.09~47~1~~4$PL~S~-~.7619~4762~PLSS3+ ). O. f776190476LtPLft4

END IF XFtIP.EQ.2)THEN W R I T I íW 900) ICON, PL, COMK

o<:q FORMAT ( / / , 5 X , ICON=' , I 2 , /, 5X, 'FL=' , F15.5, /', SX, ' CLIMK- I E10.4, / 1 END I F RETURN

C DEGUG IN I T END

G C C

C C CFi!CUI*U DE fa LONGITtiD FRCIMEDXO DFL. HAZ RADIANTE S t S t S 6 ; i r d t c

SIJRRUUTTNE aZLF iií7Fi"E, I C O M , E ~ F G , E f F G , O D H , H Z L P , E X ¿ I P L )

COMYON/UNO/ 7" COMMON/TEES/TW

C IAciRE = TU5NTIFiCADOR DE ARREGLO C IARRE = O QRREGLD TRIANGULAR z IARRE = i ARREGLO EN LINEA 2 IGRRE = L1 HhREGLO CUADRADO fiOT4DO

{IARRE.ED. 1. OR. IPiRRE. EO. 2) THEN HZLP = O. 0% t (EDFGtETFG-O. 785tODHt*Z> /ODH

HZLP = O. O93 t O. 866bETCG*t.2-0.78"J XODHStZ) íODH ELSE

END IF I F TCOM. EB. 3) THEN FC07 0.146397144 + B.S53Y6279E-4 tEAC-2 .~~1~93SE-4~EXC$~Z

PHLO= 3,11792424~-!.58~70~=5~-~*€XC+6.O6~282~9E-5SEX~~~2 ' +1.31905458E-5fEXC*d3--1 bZ lK71SE-7SEXCtS4

.'. - 1 -. 2-c- ~77503E-lfEXCXt3+2.0590906E-8SEXCI*4 Z' <=Y - _. .- -

--, -.c- r -.LJ- 1 9.39506292E-2 - 4.157722E-4XEXC-8.82223248E-5SEXCtt2 PH20 = 0.203963963935-1.62613~92E-3X€XC+i.8~~~4~5E-5~€XC~#Z

> +4.44031321E-bSEXCSt3-5.9C~989657E--8*EXCS#4

> -6.5891 0722E-7tEXCt t3+1.0135409E-8tEXCS $4 END IF PAP = PCO2 + PHiU PL=PfiRXHZLP IF(IP.EQ.2)THEN WRITE(IW, 1000)EDFG,ETFG,ODH,PCO2,PHZ0,PAR,HZLPIPL FORMAT ( / / , lox, ' RESULTADOS ( "AZLP" 1 ' ,2 t / 1 , 1 O00

A 3 X , 'EDFG =' , F15.5, ' PULG' , /, :.5X , 'ETFG =' F15.5, 'PULG' , 1 , > 5 X , ' ODH =' , Fi 5.5, ' PULG' ,I, > 5 X , ' P C 0 2 =',F15.5,'ATM7,/, :.ciX, "PH20 =',FiS.5,'ATMf,/, :>!5X, ' PAR i . ' ,F15.5 , 'CSTM',/, X5X, 'HZLF =',F15.S, ' P IE ' , /, ., ./ax, c ' PL END IF RETURN DEBUG INlT END

=' , Flci. 5 , ' ATM-PIE" 1 )

C C

C C DETERMINACION DE LAS PROPIEDADES DE LOS GASES DE COMBUSTION * * Y C DEL COMEUSTOLEO NUN 6

SURROUT I NE PROF ( ATML , COND , CP , VI SG 1

COMMONíUNO/IP COMMON/TRES/IW VIsG=3, 1 Z5S<)3E-0Z+bm 3L5C12232E,.-OSSATML--L. 9 ~ i á Z O S P E - 0 8 ~ A T M L l d Z +

>.e. S~"*~3~6E-1~WATMLXb~-l. 2 9 2 17&37E-i5tATMLS14

.: 4. ~ s7- , LLi .r -i n ,ai :. E- 1,7;kGTYL#: %3 f-?..:Z, Jg(-)'>'-)7-77 , L ~,E-01+3.OO730433E-C~5SATML+l. 16415322E-08tAIMLS~2-

Cs!JZ.= 1 . 280C)Yt-(,j5*A'TML IF ( i P . EE. 2 ; T9EN

'c:RITE { TVJ, 3 O O $ j C?, ;I 'ISW, CG243, RTNL 7000 FC3-?A?- ! /",', i G X - CT: -. -. ' ,F15.5,

$,/, ! 9 Y 3 'VTSTnFTDAD = ? , F15.5, *', ?3X9'COt4DUCTIV1DAD = ' ,F15.5, b/, !?X, 'FROPIEDADES EVALUADAS A ' ,F l f i .S , . ' GF',,/) END IF RETURN DEBUG INIT END

- C

C c

WEROUT I NE ENTALP C T it 1 C C SUERUTINA PARA EL CALCULO DE LA ENTALPIA DE GASES DE COMBUSTION C

COMMON/UNO/ IP COMMON/TRES/ IW H =--8.571479 + .2468625 tT + ,2205339E-4 tTtt2 IF IIP.GE.2; MRITE (IW,40CiO)H,T

4000 FORMRT (//,IC)X,'EENTALPIA DE GASES = ?,F15.!5,'BTU/LB',/, .... 10X,'EVALUADA A TEMP = ',Fl5.5,' GF') RETURN

r: DEBUG iNIT END

C C C

c C SUERUTINFI PAR& EL CALCULO DE LA TEMPERATURA DE GASES DE COMBUSTION C

SUBROUTINE TEMP CHH, TT)

COMMON/UNO/ IP COMMON/TRES/ IW TT =38.41736 + 3.907648 SHH - .8874517 E -3 ttiHtS2 IF (IP. EQ. 2 ) WRITE (IW, 3000) TT, HH

5000 FORMAT C//,lOX,'RECüLJADOS SUBROUTINE TEMP', t/,lOX,'TEMPERRTUf?A DE GGSES = ',F15.5,' GF',/, > lox , "PARA LA ENTAL..PTA DE = ' ,Fl!5.,5,' BTU/LE')

RET I !9 N C CEF!.!L; iNIT

z? !D i -_

SUEROUTINE ENTALA(TA,PV,HA) C C SURRUTINA PARA EL CALCULO DE LA ENTALPIA DEL AGUA C

CONNON/UNO/ IF‘ CONNON/TRES/ IW

IF (IP.GE.2) WRITE (IW,600C))HA,TA HA=-0.3lSZlO6E2+0.2791~~7E-it~V-0.125E-6*PVt~~+0.9979~l~#TA

6000 FORMAT (//,lOX,’ENTALPIA DEL AGUA = ’,FlSm5,’BTU/LB’,/, -.. 10X,”EVALUADA A TEMP = ’,Fl5.5,’ GF’)

C DEBUG INIT

C C

C SUERUTINA PARA EL CALCULO DE LA TEMPERATURA DEL AGUA C

END

SUEROUT I NE TEMPA (HA, P V , TA 1

COMMON/UNO/ i P CDMMGN/TRES/ iW TA= (HA+O. 5 1821O6E2-C) 2791 667E-2#PV+Om 12SE-btPVtt2) /O. 997931 3 IF (TP.EQ.2) WRITE (IW,7000)TA,HA

7000 FORMAT ( I / , lOX, ’RESULTADOS SUBROUTINE TEMAGUA” , t/,lOX,’TfEMPEEATURA DEL AGUA = ‘,F15.5,” GF’,/, > lOX,’PARA Lñ ENTALPIA DE = ’ , F i 3 . 5 , ’ BTU/LB’) RETURN

END C DEBUG INIT

C

C SUEROUTINE FACR (EDFG, ETFG,OD,REYN, IARRE, F A )

C C DETERMINACION DEL FACTOR DE ARREGLO SttStStttStSSSS##*d C

IMPLICIT REAL(L) COMMON/TRES/IW ERPO (Y3,Yi, Xl, X3, X2)= ( (Y3-Yl) / (X3-Xl) 1 #. (XZ-Xl) +Y1 iF(REYN.LT. 1000.0.AND. 1ARRE.EQ. 1)THEN CALL REYlL(EDFG,ETFG,OD,FAl) CALL REY 2L ( EDFQ , ETFG, OD, FA2 1 FA=FAl- (FA2-FAl) / (2000. -1000.) t (1000. -REYNI ELSE IF(REYN.LT.20000.0.AND. 1ARRE.NE. 1)THEN CALL REY2T (EDFG, ETFG, OD, FAZ) CALL REY8T (EDFG, ETFG, OD, F A 8 1 FA= (FFiL-FA8) / (2000. -8OOC). 1 ir (REYN - 2000.) + FA2 ELSE I F ( FiEYN. GE. 1000. O. AND. REYN. LT. 2000. O) THEN CCILL KEY 1L í EDFG, ETFG, OD, FA1 1 CAL-L REY2L (EDFG, ETFG, OD, FA21 FA=EWO(FAZ, FA1 1000. O, 2000. 0, REYN) ELSE IF (REYN , LT . EIOOO. O. AND. REYN. GE .LC)00. O 1 THEN IF (IARRE. EQ. 1) THEN CALL REYZL (EDFG, ETFG, OD, F A 2 1

CALL REY8L (EDFG, ETFG, OD, FA81 FA=ERPOIFA8,FA2,2000.0,8C~~~.0,F:EYN) EI5E TRLL FEY2T (EDFG, ETFG, OD, FAZ) CRLL HEY8T iEDFG, ETFG, OD, F A 8 1 FR=ERPO !CFs2, FA€!, 8000. 0 , 2000. O, REYN) E W I F ELCE I F C REYN. LT .20000. O. AND, HESN. GE. E3OC)O. O) THEN IF (iARRE.Eí2. :)THEN CALL REY8L (EDFG, ETFG, LID, FA81 CALL RESOL ’EDFG, ETFG,OD, FA201 FA-ERPO iFA30, FA8,BOOO. O, 20000. , REYNI ELSE C3L L REYEIT IEDFG, ETFG, OD, FA81 CALL RE20T (EDFG, ETFG, OD, FA20) F9=CRPO(FA8,FAiO, 20000. ,8000.0,REYN) END IF ELSE IF(REYN. LE. 40000. O. AND. REYN. GE. 200005 THEN IF (IARHE.ER. 1)THEN CALL REY8L (EDFG, ETFG, OD, FA8; CALL riE20L I EDFG, ETFG, CID, FAZ0 1 F4= (FA?O-F9R) / (20030. --8000.) t (REYN-20000.) +FA20 ELSE CFiLL REZOT (EDFG, ETFG, OD, FA201 CALL RE40T (EDFG, ETFG, OD,FA40) FA=ERPO ( FA20, FA40,40000., 20000. , REYN) END IF ELSE WRITE IIW,8020)

8020 FORMAT(//,lOX,’NUMERO DE REYNOLDS MAYOR DE 40000’, t/,lOX,‘FAZTOR DE ARREGLO SUPUESTO FA = 1.0 ’ ) FA=1. O END T F RETURN DEBUG INIT END

C

C C

C

SUBROUTINE REY2T (EDFG, ETFG, OD, F A 2 1

IMPLICIT REAL (L) COMMON/UNO/IP COMMON/TRESIIW L20D=EDFG/OD LlOD=ETFG/OD IF (LZOD. LT. 1.25. OR. L2OD. GT. 3.03 THEN WRITE ( I W, 7500) L20D

Pf3RA REYNOLDS IGUAL A 2000 Y ARREGLO TRANSVERSAL

7500 FORMAT(//,lOX,‘VALOR DE FACTOR DE ARREGLO FUERA DE RANGO’, t/,lOX,’VALOR DE FACTOR DE ARREGLO SUPUESTO’, b/, lox , ’SL/D =‘,Fi5.5,/) END IF IF (LlOD. (3T. 3.00) THEN WRITE (IW, 7500) LlOD END IF

FA2=1.19!3926 + 0.04948364$LlOD + 0.005964804tLlODSS2- fQ.08952478tL20D IF (IP.EB.2)THEN WRITE (IW,7502)FA2

END IF RETURN END

7502 FORMAT ( / / 9 lox, 'FACTOR DE ARREGLO = ' ,Flf1.5, / I

C

c SUBROUTINE REYST (EDFG, ETFG, OD, F A 8 1

IMPLICIT REAL (L) COMWON/UNO/IP CC?MMON/TRES/IW L20D=EDFG/OD L 1 OD=ETFG/OD FF (LZOD. LT. 1.25. OR. L20D. GT. 3.03 THEN WRITE (IW, 7590) WRITE (IW,7600) L2OD,LlOD END IF IF (LlOD. GT. 3.00) THEN

WRITE (IW,7600) L20DIL10D END IF FA8=1.110347-0.008204023~L2OD~LlOD IF(IP.EQ.2)THEN

END IF

C PARA REYNOLDS IGUAL A 8000 Y ARREGLO TRANVERSAL

WRITE ( I W , ~ L ~ ~ C ) )

WRITE ( I W, 7602) L20D9 Ll OD, FA8

7590 FQRMAT(//,lOX,'VALOR DE FACTOR DE ARREGLO FUERA DE RANGO", t/,lOX,'VALOR DE FACTOR DE ARREGLO SUPUESTO') RETURN END

- SUBROUTINE RE20T (EDFG, ETFG, OD, FA201 . FARA REYNOLDS IGUAL A 20 000 Y ARREGLO TRANSVERSAL IMPLICIT REALtL) COMMON/UNO/IP COMMON /TRES/ IW L20D=EDFG/OD LlDD=ETFG/OD IF (LZCID. LT. 1.25. OR. LZOD. GT. 3. O) THEN WRITE (IW,7690) WRITE (IW,7700) LZOD,LlOD END IF IF (LlOD. GT. J. 00) THEN WHITE (ibJ, 7698) WRITE (IW,7700) L20D,LiDD END IF F~20=1.125053-O.OQ8282a2itLiOD+0.0178á9XLlOD**~-

#O. 17235186XL20D IF ( IP. Ea. 2) THEN WRITE IIW,7702) L20D,LlOD,FAZO EP!D IF

7530 FZRMAT(//,lOX, 'VALOR DE FACTOR DE ARREGLO FUERA DE SANGO',

7700 "ORMAT (//,10X,'LL20D = ",F15.5,/,10X,"LlOD =" ,F lO .6 ,/ ) 7702 FORMAT (//,1OX,'LL20D = ',F15.5,/,1OX,'L10D =",FlO.&,/,lOX,

ik ,'. I OX ' ?IPLOR DE FACTOR DE ARREGLO SUPUESTO' 1

S'FRZOT = " , F l 5 . 5 , / ) RETURN END

C

c

C SUEROUTINE REBOT (EDFG, ETFG, UD, FA401

IMPLICIT REAL (L) COMMON/'JNO/ IF' CrjMMCjN !TRES/ IW L"OD=EDFG/OD L. 1 OD=ETFG/OD IF tL20D. LT. 1.25. OR. L20D. GT. 3. O) THEN

PARA REYNOLDS IGLIAL A 40 O00 Y ARREGLO TRANSVERSAL

WRITE (IW,7800) L20D,LlOD END IF IF (LlQD. GT. 3.00) THEN WRITE (IW,7800) LZOD,LlOD END IF FA4O=l. 133740 - O. 065ZlX)5tLlOD +

IF (IP.EO.2)THEN SJHI TE ( I W, 7802) LaOD, Ll OD, FA40 ELSE END IF

.liC).065094451L2OD

7900 CC)RMAT ( / /, 1 OX , ' VALOR DE FACTOR DE X/,lOX,'VALOR DE FACTOR DE ARREGLO t/,lOX,'LL20D = ',FlS.S,/,lOX,'LlOD

O. O2892 1790SL 1 OD8 t2-

ARREGLO FUERA SUPUESTO', =',F10.6,/)

DE RANGO"

7802 FORMAT (//,lGX,'LZOD = ',F15.5,/,10X,'LlOD =',F10.6,/,lOX, S'FA4OT =',F15.5,/) RETURN END

C C

C SUEROUTINE REYlL(EDFG,ETFG,OD,FAl)

IMPLICIT REALIL) COMMON/UNO/ IP CCMMON/TRES/IW LZOD=EDFG/OD LlOD=ETFG/OD IF(L20D.LT. 1 . i.OR.L20D.GT.2.0)THEN WRITE (IW,7900) L20D,LlOD END IF IF FA1 = (3.37O8869-O. O0541289SfiLOG (LlOD) +1.5835290tALOG(L20D) IF (IP. EQ. 2 ) THEN

PARFI REYNOLDS IGUAL A 1 000 Y ARREGLO LINEAL

(LlOD. LT. 3. O) THEN

WRITE (IW,79O2) LZOD,LlOD,FAl END IF ELSE IF (LlOD. GT. 4. O) THEN WRITE (IW,7900) LZOD,LlOD FA1 = Q.4632277+O.Q4011085~ALOG~Ll~D~+O.898~~93~ALOG~L2OD~ IF (IP. EQ. 2 ) THEN WRITE (IW,7902) L20D9L10D,FA1 END IF ELSE FA1 = O. 4631277+O. 0401 lO85tCILOG (LlOD) +O. 89823958ALOG (L20D) IF (IP.EQ.2)THEN WRITE (IW,7902) LZOD,LIQD,FAl END IF END IF

7900 FORMRT(//,lOX,'VALOR DE FACTOR DE ARREGLO FUERA DE RANGO', #/,lOX,"VALOR DE FACTOR DE ARREGLO SUPUESTO', S/,lOX,'LLZüD = ',Fl5.5,/,10X,'LíOD =',FlO.ó,/)

# ' F A I L =',F13.5,/) 7902 FCISMAT ( / I 7 I O X , 'L20D = ' ,FlJ.S,/, lOX, 'LlOD =',F10.6,/, lox ,

RETURN END

C

C

SUBROUTINE REYZL (EDFG, ETFG, OD, FAZ)

IMPLICIT REALCL) COMMON/UNO/IP COMMON/TRES/IW L20D=EDFG/OD LlOD=ETFG/OD IF(L20D.LT. lm1.OR.L20D.GT.2.0)THEN WRITE (IW,7910) L2OD,LlOD END IF IF (I-lOD. LT. 3. O) THEN FA2 = O. 6652086-0. O5921O51 tALOG (LlOD) +O. 7798426XALOG (LZOD) IF (IP. Ea. 2) THEN WRITE (IW,791Z) L20D,L1OD9FAZ END IF ELSE IF (LlOD. GT. 4. O) I;-iEN WRITE (IW,791O) L2OG.LlOD

C PAFA REYNOLDS IGUAL A 2 OOQ Y ARREGLO LINEAL

FA2 =O. 6342263+0.002249824tCILOG ILlOD) +O. 73292366ALOG (L2OD) I F I IP. EQ. 2) THEN WRITE (IW,7912) L20D,LlOD,FAZ END I F ELSE FA2 =0.6342263+0.002249824t~L~G(LlOD)+0.73292~6~~LOG(L2OD) IF f IP. EQ. 2 ) THEN !JRITE (IW,7912) L20D,LlOD,FAZ END IF END IF

7910 FORMCIT(//,lOX,'VQLOR DE FACTOR DE ARREGLO FUERCI DE RANGO', t/,lOX,'VALOR DE FACTOR DE ARREGLO SUPUESTO', t/,lOX, 'LZOD = ',F15.5,/,1OX,'LlOD =',FlOm6,/)

'912 FORMAT ( / / , 1 0 X , 'L20D = ',FlSm5,/~10X,'LlOD =',F10.6,/, 10x9

* ' FA2L =' , F15.5, / 1 RETURN END

C C

C SUBROUTINE REY8L (EDFG, ETFG, OD, FA81

IMPLICIT REAL(L1 COMMON/UNO/IP COMMGN/TRES/IW L20D=EDFG/OD LlOD=ETFG/OD IF(L20D.LT. 1.1.0R.LZOD.GT.Z.O)THEN WRITE (IW,7920) L20D,LlOD END IF IF ILlOD. GT. 9.5) THEN WRITE (IW, 7920) L20D, L1OD FA8 =O. 9424157-O.143O187tALOG (LlOD) +Om 5031302tALOG (L20D) IF (IF. EQ. 2) THEN WRITE (IW,7922) L20D,LlOD,FA8 END IF ELSE FA8 =O. 9424 157-0.1430 187tALOG (L 10D) +O. 5031 3O2mLOG (LZOD) IF (IP.EQ.2)THEN WRITE (IW,7922) L20D,LlOD,FA8 END IF '

END IF

PARA REYNOLDS IGUAL A 8 000 Y FSRREGLO LINEAL

7920 FORMQT (/ / , 1 OX , ' VALOR DE FACTOR DE ARREGLO FUERA DE RANGO* , S/,lOX,"VALOR DE FACTOR DE ARREGLO SUPUESTO', t / , lOX, 'L20D = ',F15.5,/, lox, 'LIOD =',Fl0.6,/)

.J('FA8L =*,Fl5.5,/) 7922 FDRMCST ( / I 3 lox, 'LZOD = ',Fl5.5,/, lOX, 'LlOD =',F10.6,/, l o x ,

RETURN END

c SUBROUT INE RE2OL (EDFG, ETFG, OD, FA20 1

IMPLICIT REAL(L) COMMON/UNO/IP COMMON/TRES/IW L20D=EDFG/OD 1- 1 OD=ETFG/OD IF (L20D. LT. 1.1 -OR. L20D. GT. 2. O ) THEN WRITE (IW,7930) L20D,LlOD END IF IF (LlOD. LT. 3. O. OR. (LlOD. GT. 4. O. AND. LlOD. LE. 9.5.) 1 THEN FFI20=1. 043258-O. 194622WLOG ( L I O D ) +d. SOF387SALGO (L20D) IF ljRI TE I W , 7932) L20D, L i OD, F A 2 0 ZPJD TF ELSE IF ( L - I O D . GT. 9.5) THEN WRIT? f:W,79ZC)) L3CG,LiOD FAZ'O=I. 195472 -C).32Z067XALOG(LlClD) +O. 449914tALOG(L20D)

PARA REYNOLDS IGUAL A 20 OQO Y ARKEGLQ LINEAL

( IF. EQ. 2 ) THEN

1F >RITE C IN, 7732 ) L20D, Llüü, FA20 ?Ni3 IF EL. 3E 'R?O=i. 18!!5472-O.323067tALOS (L.1OD) +O. 449914XCSLOG (L20D) IF (I<. En. 2) THEN WFTiITE (YW,7332) LZOD,LlQD,FAZO

' END IF END IF

! IP. EQ. 21 THEN

7930 FORN4T(//,lOX,'VflLOR DE FACTOR DE ARREGLO FUERA DE RANGO', #/31C)X, 'VALOR DE FACTOR DE ARREGLO SUPUESTO', $/,lOX,'L2OD = '9F15.5,/,1ClX,"L10D =",F10.6,/)

b'FFAZOL =',Fl"J.fi,/) 7932 FURMCST (//,10X,'L2OD = ',F15.5,/,1C)X,sL10D =",F10.6,/, l o x ,

RETURN END

C c; C

C C ##$CALCULO DEL COEFICIENTE EASE FOR RfiDIACION Sf***S%*S* C

SUBROUTINE CEPR (ATML, TTUB, UR)

COMMON/TRES/IW ERPQ(Y3, Y1 , X1, X3, X2)=( (YZ-Yl) / (X3-Xl) 1 t (XZ-Xl)+Yl IF(TTUB.LE.SOO.C).AND.TTUB.GT.O.O)THEN URC~=-8.79397253E-01+2.~142~~38€-~3XATNL+5.71431~8~E-07~flTNL~~2 UR5=2.577t4e44+7.47442~45E-C)4*ATML+4.~729O797E-O6*ATML**2-

UR=ERPU ( U R 5 , URO, O. O, 500. O, TTUB)

UH5=2.57714844+7.4744~~45E-O4~ATML+4.2729O797€-~&*ATML~~Z-

UR1025.~4786987+4.76264954E-03SATML+8,41449946E-07*ATHL~*Z

UH=ERPO(UR10,UH5,500.0,1000.O,TTUB)

UR!3=5.~4786987+4.76264954E-0StATML+8.41449946E-O7~ATML~~~

Ukl5~1.03945923E01+5.41~53~~~E-C)3~ATM~-7.7~066414E-~7~

UR=ERFO(URI5,URlO, 1000.0, iSOO.O,TTUB)

URl5=1.O3945923E01+5.41~5~~~6E-O~#GTML-7.7~~66414E-~7~

U F I L O ~ I . 53$5031E01+4.96822596E--03tATML+5.79981133E-07tATML

UH=ERPO(IJF!20,liR15,15OO. O, 2OOO.O,TTUB)

LJR30~1.5395031E01+4.95822596E--03tATML+5.79981133€-07~ATML

11925=1.999!31248EO1+4.78935242E-03tATML~+Z. E4519047E-06*ATML

'JR=ERFO (UF:35, UJR20,2~:)30.;S,ZfiOü. O, TTUB)

>. 1.9701929E-03~ATMLt~~+~.~l9962lE-l3~~TNL~~4

ELSE I F (TTLIE. LE. 1000. 0. AND. TTUB. GE. 500. O) THEN

> 1.9701929E-09XATMLb*3+3.519962lE-l3*ATML%*4

> -4.21550794E-10SATMLbt~+8.371~8161E-l4bATflL#t~

EL.JE IF (TTUR. LE. 1500. O. AND. TTUB. GE. 1000. O) THEN

> -4.~1550794E-l0XATML~*~+8.~71~8161€-14*ATML$t4

? ~ T M ~ ~ t t 2 + 8 . 5 1 2 8 7 0 4 1 E - l ~ $ A T ~ L ~ ~ ~ - ~ . ~ 6 ~ ~ 8 5 ~ 7 E - l ~ ~ ~ T ~ L ~ ~ 4

ELSE IF~TfUE.LE.2000.O.AND.TTUB.GE. 1SOO.O)THEN

?, ATMLSX2+8.51287041E-l~b~TM~~*~-2.~6~885~7~-13tATML*t4

> tX2-1 .93352889E- iOXATMLtS3

ELSE IF (TTUE. LE. 2500. O. AND. TTUB. GE. 2000. O ) THEN

? tX~-1.93~52839E-l0tATMLtX~

':. ttZ-Z.4101SV96E-095ATMLII~

ELTE !JR I T E ( I W, 8000 1

UR=12. o 8000 F@RMAT(//,5X, 'Ir*#!* VQLOR DE UR FUERA DE RANGO("CBPR")tttt" 1

END I F EETlJRN END

3P!w ,CGCFWL.ECONDMI I N TPFS. ECONOMI E .ID

'7 . .*--

L I

#

1 I

I

1-1 I I

f

I -

...

P

X I i 3 . 3 INSTRUCTIVO DEL PHCiGRAiYA

INDICE

1.- CARACTERISTICAS DEL PROGRAMCI

2.- ENTRADA AL PROGRAMA

3.- INTRODUCCXON DE DATOS AL PROGRAMA

3.1.- DATOS DE OPERACION

3.2.- DATOS DE GEOMETRIA

LA s z x i i c l a DE ZALCULC~ ESTA FUNDAMENTADA EN LOS METODOS QUE PROPONEN

BAiCECI.: A N 3 YIL-COX EN "STEAM IT'S GENERATION AND USE" Y V. GANAPATHY

EN "GFPLXED HEAT TRANSFER".

EL F'R'OGRAMA ESTA DICENADO FARA UTILIZAR LOS METODOS DE EVALUACION O

DISEENO, DE MANERA QUE SE PUEDEN DISENAR L0S ECONOMIZADORES UTILIZANDO

LV" U OTRO METODO.

PARA ANEOS CASOS EVALUACION U DISENO SE SUPONEN CONOCIDAS LAS CARACTE-

RISTICAS. UEGMETRIC4S COMO SUN : EL ARREGLO, EL ESPACIAMIENTO ENTRE

TUEGS Y ENTRE HILERAS, AS1 COMO TAMBIEN LAS CONDICIONES DE OPERACION :

LA TEMPERATURA DE GASES A LA ENTRADA, EL FLUJO DE GASES, LA TEMPERATU-

RA DE AGUA DE ALIMENTACION Y EL FLUJO DE LA MISMA.

METODO DE EVALUACION: EL PUNTO DE PARTIDA ES LA SUPERFICIE TOTAL DE

TRANSFERENCIA DE CALOR, LA CUAL SE PROPONE ,PARA DETERMINAR LAS

TEMPERATURAS DE LOS FLUIDOS A LA SALIDA (GASES Y AGUPI)~ ESTO ES EL

CALOR QUE ES TRANSMITIDO. CON LOS DATOS MENCIONADOS EN EL PCIRRAFO

ANTERIOR Y ADEMGS EL NUMERO DE TUBOS POR HILERA Y EL NUMERO DE

IIILERAC CALCLLAMOS EL AREA TOTAL, SE SUPONE UNA TEMPERATURA DE GASES

9 LA SALIDA Y CE EVALUA LA TRANSFERENCIA DE CALOR: POR CONVECCION Y

#

WDIACION ENTRE TUBOS, CON ESTO SE CALCULA LA TEMPERATURA DE LOS GASES

r? LA SALIDA j SI LA TEMPERATURA CRLCüLADA NO ES XGUAL A LA SUPUESTA SE

VUELVE A REPETIR EL PROCEDIMIENTO HASTA LOGRAR ’LA CONVERGENCIA , CUANDO CE LOGRA ESTA ES QUE SE A LLEGADO A LAS CONDICICNES REALES DE

OPERFICION , ESTO ES QUE LA TEMPERATURA CALCULADA ES L A TEMPERATURA

REAL DE SALIDA FARA LA GEDMETRIA EVALUADA, SI LAS CONDICIONES DE

SALIEA OBTENIDAS I’KI CON LAS DESEADAS SE MODIFICA LA GEOMETRIA SEGUN

CONVENGA,YA SEA ALMENTAR EL AREA O DISMINUIRLA.

METODO I)€ DISENO: SE PARTE DEL CALOR DISPONIBLE PARA TRANSFERIR AL

AGUA, Y SE DETERMINA LA SUPERFICIE NECESARIA FARA LOGRAR TAL

TKANSFERENCIA. DE LOS DATOS DE GEOMETRIA Y OPERACION MENCIONADOS, Y

ADEilAS LA TEMFERATURA DE LOS GASES A LA SALIDA, MEDIANTE BALANCE DE

CAL3R CALCULAMOS LA TEMPERATURA DE AGUA A LA SALIDA ir SE DETERMINA LA

GIFERENCIA MEDIA LOGARITMXCA DE LAS TEMPERATURAS Y EL COEFICIENTE

GLOBAL DE CALüR , CON ESTO ES CALCULADA EL AREA REDUERIDA PARA

TRANSMITIR TAL CALOR, Y DE AQUI EL NUMERO DE HILERAS NECESARIAS , CON ESTA SUPERFICIE TOTAL DE TRANSFERENCIA SE COMPRUEBA LA TEMPERATURA DE

LUS GASES A LA SALXDA EN FORMA IDENTICA QUE EN LA EVALUACXON.

FARA LOERAR LA CONVERGENCIA SE UTILIZA EL METODO DE LAS TANGENTES, CON

UN MAXIM0 DE DIEZ ITERACIONES,AUNQUE SE HA VISTO QUE EL METODO CONVER-

GE EN LA TERCERA ITERACION.

2.- ENTRADA AL PROGRAMCI

EL PROGRAMA, CODIFICADO EN FORTRAN 77 ESTA FORMADO FOR UN ARCHIVO

PRINCIPAL, EL ELEMENTO EJECUTABLE (F'RE3GRAMA) Y EL ELEFlENTO DE DATOS,

SUS NOMBRES CON:

nRCHIVO IRINCIPAL : => CGCFRL

ELEMENTO EJECUTABLE : => ECONOMI ,

DCITOS - % ELEMENTO DE DATOS : - ,*.

PARA CORRER EL FFIOGRAMA EN LA SPERRY UNIVAC 1100 , REQUIERE HABER

ALIMENTGDO TODOS LOS DATOS EN EL ELEMENTO DATOS , CONO SE INDICA EN LA SECCION TRES DE ESTE INSTRUCTIVO , DESPUES TECLEAR:

3bkl

@add CGCFRL. DATOS

SI SE QUIEREN VER LOS RESULTADOS EN LA PANTALLA :

Bbk2, E

Y Ci SE QUIEREN IMPRIMIR LOS RESULTADOS

abk2

3.- INTRODUCCION DE DATOS AL PROGRAMA

L3S DATOS SE INTRODUCEN AL PROGRAMA UTILIZANDO E'L ELEMENTO DATOS QUE

CONTIENE LOS NAMELIST DEL F'ROORAMA PRINCIPAL: DOPEC Y DGEEC.

SI SE VA A UTILIZAR EL METODO DE DISENO ENTONCES LA VARIABLE LOGICfl

"DISENO" DEBERA SER IGUAL A: .TRUE. Y LAS VARIABLES NTHEC,NHEC

IGüALES A CERO I SI ES EL METODO DE EVALUACION ENTONCES DISENO IGUAL

A .FALSE. , Y LA VARIABLE TGSEC IGUAL A CERO.

PARA LA IMPRESION DE RESULT4DOS L A VARIABLE IP DETERMINA LA EXTENSION

DE INFORMACION DE RESULTADOS A IMPRIMIR i IP IGUAL A CERO SOLO IMPRIME

RESULTADOS PRINCIPALES IF' IGUAL A TRES IMPRIME UNA TOTAL INFORMACION

(RESULTADOS INTERMEDIOS , ETC.).

3.1. - DATOS DE OPERACION (DOPECI : NOMBRE DE VARIABLE

I coil

TIPO DESCRIPCION

ENTERO COMBUSTIBLE UTILIZADO ICOM=O => COMBUSTOLEO ICOM=l => GAS NATURAL

UNIDADES

EXC REAL EXCESO DE AIRE x

PU REAL PRESION EN LA DESCARGA PSIA DEL ECONOMIZADOR

TU REAL TEMPERATURA DE SATURACION GF

WG

Tí31

REAL FLUJO DE GASES DE COMBUSTION

LE/H

REAL TEMPERATURA DE LOS GASES GF A LA ENTRADA

VOLEG

TGSEC

REAL

REAL

VC!LUMEN ESPECIFICO DE LOS GASES DE COMBUSTION TEMPERATURA PERMITIDA LOS GASES A LA SALIDA

FLUJO DE AGUA DE ALIMENTACION

PIE3/LB

GF

WA HEAL LB/H

TA 1 REAL TEMPERATURA DE AGUA DE ALIMENTACION

GF

VOLEA

KMEC

REAL

REAL

VOLUMEN ESPECIFICO DE PIE3/LB

CONDUCTIVIDAD DEL MATERIAL DE LOS TUBOS

FEIEC REAL FACTOR DE ENSUCIAMIENTO INTERNO

H-P I E2-GF BTU

FEEEC REAL FACTOR DE H-PIEZ-GF ENSUCIAMIENTO EXTERNO BTU

QRAD REAL CALOR POR RADIACION BTU/H ABSORBIDO POR EL AGUA CUANDO EXISTE UNA CAVIDAD ANTES DEL ECONOMIZADOR

7 3.2. - DATOS DE GEOMETRIA (DGEEC) :

rJDMbHE DE VAR I ABLE

TIPO DESCRIPCION UNIDADES

ASEC REAL ANCHO DE LA SECCION PIES DEL ECONOMIZADOR

LSEC REAL LARGO DE LA SECCION FIES DEL ECONOMIZADOR

I AKHEC ENTERO TIPO DE ARREGLO O => TRIANGULAR 1 => CUADRADO EN LINEA 2 => CUADRADO ROTADO

LTEC

DETEC

DI TEC

REAL LONGITUD DE LOS TUBOS PIES

.ZEAL DIAMETRO EXTERNO PULG

HEAL DIAMETRO INTERNO PULG #

CTEC

El-iCC

DI SENO

SOBA€

NTHEC

NHEC

IP

PULG FiEAL ESPACIAMIENTD ENTRE TUBOS(PERPENDICULAf3 AL .FLUJO DE GASES).

REAL ESPACIAMIENTO .ENTRE PULG HZLEHAS(DIRECCI0N AL FLUJO DE GASES).

LOG I CA METODO DE DISENO .TRUE. => DISENO . FALSE. = > EVALUACI ON

x REAL SOBREDISENO REQUERIDO

ENTERO NUMERO DE TUROS POR HILERA

ENTERO NUMERO DE HILERAS

ENTERO INDICADO@ DE IMPRESION O => RESUMEN DE RESULTADOS 1 => IDEM MAS DATOS 2 = > RESULTADOS TOTALES 3 => MAXIMA INFURMACION

f

IX. EJEMPLO DE CALCULO

I X . 1 Datos

3RUN CGCl E2303/ECDACGC, ECDA, 1,100 . FRANCISCO ROBLES EXT. 20961 3HDG PROGRAMA PARA DISENAR O EVALUAR ECONOMIZADORES

3F'RT, C CGCFRL. DATOS FURFUR 29KlC 575.38 09/09/'87 17: 34: 4h ECDAfCGCFKL 1 ) . DATOS ( 0 )

@LOG sIwI AH SECCION DE CONVECCION

1 @RUN CGCl,E2303/ECDACGC,ECDA,l,l00 . FRANCISCO ROBLES EXT. 20961 2 @HDG PRl3GRAMA PARR DISENAR O EVALUAR ECONOMIZADORES 3 3LOG SIPPI AH SECCION DE CONVECCION 4 WRT, S CGCFRL. DATOS 5 @XQT CGCFRL.ECONOM1 b BDOPEC I CON= 1 , EXC=20. 0 , PV=600. 0 ?

7 TV=486. 0 , WG=5C)345. 0 , TGl=l124. 0 1 , WA=200000. o , 9 TA1=250.0 , VOLEA=O. O 18 , KMEC=26. 0 9

1 C) FE I EC=O. O , FEEEC=O. 0 , GIRAD=O. 0 Y

8 VCILEG=32.2 , TGSEC=450. 0

11 BEND 1 o BDGEEC ASEC=7.5 , LSEC=7.5 , I ARREC= 1 9

12 LTEC=7.5 , DETEC=2. 0 , DITEC=l. 843 , 13 ETEC=4. O , EHEC=4. 0 ,DISENO=. TRUE. , 14 SOHRE=O. 0 , NTHEC=ü , NHEC=O 9

15 IP=1 I

16 BEND 17 3FIN

3XQT CGCFRL.ECONOM1

D A T O S D E O P E R A C I O N :

EL COMBUSTIBLE UTILIZADO ICOM= 1 ICOM=l =>GAS NATURAL ICOM=O =>COMBUSTOLEO

EL EXCESO DE AIRE EXC = 20.000 X

PRESION EN EL DOMO PV = 600.000 PSI

FLUJO DE GASES WG = 50345.000 LB/H

FLUJO DE AGUA WA = 200000.000 LB/H

TEMP. DE GASES A LA ENTRADA TG1 = 1124.000 GF

TEMP. DEL AGUA DE ALIMENTACION T A l = 250. 000 GF

"- & -

D A T O S D E G E O M E T R I A :

ANCHO DE LA SECCION ASEC =

LARGO DE LA SECCION LSEC =

ARREGLO UTILIZADO I: ARREC= O => TRIANGULAR

2 => C.ROTADO 1 =::. LINEAL

LONGITUD DE LOS TUBOS LTEC =

DETEC = DIAMETRO EXTERNO

DIAMETRO INTERNO DITEC =

ESPACIAMIENTO ENTRE TUBOS ETEC =

ESPACIfWIENTO ENTRE HILERAS EHEC =

7.500 PIES

7.500 PIES

1

7.500 PIES

2.0000 PULG

1.8430 PULG

4.0000 PULG

4.0000 PULG

PCSRA EL DISENO :

TEMPERATURA PERMITIDA DE LOS GASES A LA SALIDA DEL ECONOMIZADOR TGSEC = 450.000 GF

RESULTADOS PRINCIPALES DEL DISENO

TEMPERATURA DE LOS GASES A LA SALIDA TG2 = 442.39 GF

TEMPERATURA DEL AGUA A LA SALIDA TA2 = 298.65 GF

MEDIA LOGARITMICA DE LAS TEMPS. ATML = 434.670 GF

COEFICIENTE POR RADIACION ENTRE TUBOS URG = 1.012 BTU/PIE2mH=GF

COEFICIENTE POR CONVECCION DE GASES UCG = 7.401 BTU/PIE2.HmGF

COEFICIENTE GLOBAL UTEC = 8.307 BTU/PIE2.H.GF

EL ECONOMIZfiDOR DEBERA TENER :

NUMERO DE TUROS POR HILERA NTHEC = 22

NUMERO DE HILERAS NHEC = 31

SUPERFICIE TOTAL DE T.DE C. SEC = 2678.214 PIES2

ALTURA DEL ECONOMIZADOR ALEC = 10.667 PIES

EL CALOR TRANSMITIDO QT = 9710408.75 ETU/H

LA PERDIDA DE CORRIENTE Y LA CAIDA DE FRESION:

LADO DE GASES DPLG = ,1673 PULG DE AGUA

LADO DEL AGUA DPLA = 1.5815 PSI

RESULTADOS INTERMEDIOS DEL PROGRAMA PRINCIPAL

AREA DE FLUJO DE GASES

FLUX DE GASES

HiLERAC DONDE FLUYE EL AGUA

AREA DE FLUJO DEL AGUA

VELOCIDAD DEL AGUA

FLUX DE AGUA

ENTALP. DEL AGUA DE ALIMENT.

ENTALP. DE GASES A LA ENT.

TEMP. MAX. PERMITIDA AL AGUA

TEMP. PROMEDIO DE PARED

ENTALP. DE GASES A LA SALIDA

ENTALP. DEL AGUA A LA SALIDA

AFG =

GG =

"FA=

AFA =

VELA=

GA =

HA1 =

HG1 =

TAMAX=

TW =

HG2 =

HA2 =

28.75000 PIE2

1751.15043 ETU/H-PIE2

1

.40757 PIE2

2.45357 PIEC/S

490713.77344 ETWH-PIE2

219.29177 BTU/LB

298.02707 BTU/LB

437.40000 GF

324.22944 GF

105.14975 BTU/LB

267.84381 BTUILB

RESULTADOS FINALES SUBRUTINA CGTCU

TEMP; DE PELICULA TPEL = 491.56438 GF

CONDUCTIVIDAD DE GMES

CALOR ESPEC. DE GASES

VISCOSIDAD DE GASES

REYNCLDJ DE GASES

FACTOR DE ARREGLO

COEF. POR CONV. DE GASES

COEF. BASE POR RAD.

LONG. MEDIA DEL HAZ RAD.

FKOD. PRES I ON. LONG

FACTOR K

COEF. POR RAD. DE GASES

RESIST. POP PEL. DE GASES

TEMP. PROM. DEL AGUA

CALOR ESP. DEL AGUA

CONDUC. DEL AGUA

VISCOSIDAD DEL AGUA

COEF. POR LADO DEL AGUA

RES I ST. POR PEL. AGUA

RESIST. POR EL TUBO

COEF. GLOBAL DE T. DE C.

COND =

Cr" -

V I S G =

FrEYG =

FBI3 =

UCG =

Ut? - HZLP =

PL - CONK =

UHG =

RG -

-

-

TEA

CPA

CONDA

v I SCA

UCA

RA

RWT

UTEC

.O2144 BTU/H-PIE-GF

,27540 BTU/LLS-GF

.O7446 LB/H-PIE

3919.62259

1.17696

7.40138 BTU/H-PIE2-GF

2.42138 BTWH-PIE2-GF

.59799 PIES

.17815 ATM-PIE

.41801

1.01215 BTU/H-PIES-GF

.I1886 H-PIEZ-GF/ETU

274.32634 GF

.59691 BTU/H-LB

.39779 BTU/H-PIE-GF

.5O906 LB/H-PIE

731.99524 BTU/H-PIE2-GF

.O0126 H-PIEZ-GF/BTU

.O0026 H-PIES-GF/BTU

8.30723 BTU/H-PIEZ-GF

RESULTGDOS SUBRUTINA c w w

TEMP. PROMEDIO DE GASES TBG = 783.19495 GF

VISCOSIDAD DE GASES VI'-' .0744ó LWH-PIE

REYNOLDS DE GASEF REYG = 39 19.62259

FACTOR DE FRICCION FFG = O5897 17

PERDIDA DE TIRO

TEMP. PROMEDIO DEL AGUA

VISCOSIDAD DEL AGUA

REYNOLDS DEL AGUA

RUGOSIDAD DEL ACERO

FACTOR A

FACTOR B

FACTOR DE FRICCION

LONG. TOTAL RECTA

LONG. TOTAL EQUIWLENTE

CAIDA DE PRESION DEL AGUA 3 . @XQT CGCFRL.ECONOM1 bATA IGNORED - IN CONTROL MODE $FIN W I N IN ADD FILE - IGNORED aBRKPT PR I NTB

DPLG =

TBA =

VISCA=

REYA =

RUG =

A - B - FFA =

LR =

LEC =

DPLA =

- -

m 16739 PULG H20

274.32634 GF

.50906 LB/H-PIE

148048.05664

-81389-004

.23023+022

-29081 -009

.O170931

232.50000 PIES

145.597O0 PIES

1.58151 PSI0

' -

UIS TERHICO DE ECONOHIZAOOR

VISTA SUPERIOR

lltntc I n

#

A S W V1E8) k--7.500 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ' 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ~

I 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ~

l o o o o o o o o 0 0 ' 0 o o o o o 0 0 o 0 0 0 1

~ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 l

~ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 l t. I 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ~

' O

I O

I O

O

O

I I

I I . o

O

I ; o o o o

4 2 O 0 0 0

y 2 1 ° 0 0 0 4 , ~ 0 0 0 0

I - I

O 0 0 0

1

0

0001 0001 0 0 0 1

0001 0001

I o 0 0 0 o 0 0 1

0001 I o 0 0 0

! O O . . €+ m . 0 0 0 o o 0 1

To -mnm 0 0 0 1 O 0 0 0 I

' O 0 0 0 I I , o o o o 0 0 0 1

0001 o o 0 1

o 0 0 1

. 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ~

. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ~

. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ~

U15 TERHICO DE ECONOHIZADOR

V I S T A L A T E R A L

I l l 1 1 RKC wxn) h S 7 . 5 0 0 -4 8&m OL

u w a O d

I t !

m

X, CONCLUSIQNES

El ubJet,ivo de est.e tr l íbajo, fue desarroll13r l a metodologia y

wciienciii de cálciilo p n r a e l diseño térmico de economizadores y si

impienientacián en tin progriima de compiitwiora, l o cut31 se cumpiio, y se

puede decir l o siguiente :

1-13 secuencia de clílculo Y e l progran~s, est& hechos de mnerll

que se pueden ut i l i zar 1135 dos metodos de calculo propuestos

(evaluation Y diseño), esto se hizo I iS l r porque se presentan ventllijas

plirli usar nino u otro metodo, Se puede tener e l caso de que se tenga un

calor disponible, esto es l u n o teniperotiirti 11 la que pueden sa l i r los

guses de cambusti&, ccmo en e l CQSO cuandn se tiene calentador de

! l i re , Lo determinación del aíreli nec,esaria del economizador, se hace en

f o r m directa con e l nietodo de diseño: s i ce utilizorli e l niétodo de

evtiluilción ce tendrín que proponer iin econoulizador con cierta

superficie, se determin~iritín lus tenperuturas de snlida, s i no son 111s

requeridas, se tendril1 que s o d i f i c ~ r l a superficie h05tC1 dar con la

clue diera las temperaturas $iisc~dtis+ E l otro caso se presenta cuando

se tiene un economirador y se quiere determinar su comport,amlento

t&mico, e l m&odo de evaluación es el apropiado,

/

E l e,jerplo de ctilcuio mostrndo en l a seccion IX es con los 7 \ . -

dotas del e,jemplo que viene en AF'PLIED HEAT TRANSFER, estos dntos son

p a r a l a instalaciÓn de un economirador en 113 zona de convecci6n de un

horno, se tosli:.on estos par81 poder comparar 105 resiiltndos que d a e l

' - IC_

l ibro con los obtenicas COR e l programa+ Así *Lanibien los datos del

ejemplo que viene en e l STEAPft fueron utilizados en e l programa, Los

resultados obtenidos pnra anibos son niuy seme,jantes 11 335 reportodos en

los i ib:l .ost y Lzon iguales il las encontrados con e l críiciiio a viano; par

i o qiie se puede.decir que los resultados obtenidos ron e l progrlíma son

/ E l calculo p o r r a d i a c i i n proveniente de una cavidad puede ser

7 C' /

calculado utilizando e l metodo que se propone en el. STEAM p n g t 14+3, '"+-

que es tanhien de lo forma iterotiva +

Economizadares con tubos alettidos no esta contemplado en este

t r a b ~ . j o , sin embargo 113 mtinera y figuras necesarias p a r a caicullir los

coeficientes de transf~rencia de calor Y l a caidti de presión de gases

13 truves de bancos con tubos aletados, se puede encontrnr en e l

urticii1.0 ' HOW TO RATE FINNED-TUBE CONVECTION SECTION IN FIEELi

HEATERS' de Joseph L + Schweppe y Conrlído 0, Torrijas, publicado en la

r'evistu Hidrocarbon Processing, volumen 43 numero 6, en Jtinio de

1064,

Siempre que se tengan altas temperaturas en los glizes de

chimenea, mis de 150 GF arriba de 10 del liquido stiturado a l a presión

de trabaJo de l a ccI1der~iii uun despues de hciber l impiúdo 111s

superficies y teniendo 1115 proporciones ndecuadas de aire-coebustibler

se estará perdiendo miis del calor normal en la chimenea, esto ocurrira'

p a r a calderas vie*jas y caldertis mal diseñndtísp por l o que se podría

pensar en la insttilarich de un economizador, para cortar las perdidris

de c a l o r y e l desperdicio de combustible+

/

Sin smbúrgo antes de proceder ~1 diseño del econoriz~idor~ es

neceslirio efectutir iin blllúnire económico entre el ahorro resultante en

el consumo de combustible 'i' la inversion ndicional en equipo+ Se

decidirlí emplelir economizadores siempre y cuando el Iihorro p o r

concepto de consumo de conhustibie sell muyor que lo-, costos t o t a l e s

originados por la operticio'n úei economizador+

X1,BIBLIOGRAFIA

-Carl D , S h i e l d , CALDERAS? T ipos? C o r a c t e r i s t i c ó s Y sus Funciones, CECSA?1?82+

-Ecabcock 8 ü i l c o x r C o , STEAWIts generation and user Habcock t W i l c o x , l 9 7 8 ~

-VI Ganapathy, APPLIED HEAT TRANSFER PennWell Pub l i sh ing C o a p a n ~ ~ l 9 8 2 ~

-Donald Q + Kern? PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR? CECCA,1984+

-Hc A ~ ~ I B s ~ H + H I , H E A T TRANSHISION? McGrw H i l l I 1954,

-Vincent Cavaseno and the s t a f t o f chemical Engineering? PROCESS HEAT EXCHMiGE?Cherical engineering? HcGraiu H i l l r 1 9 7 9 .

-J+ Hr Keenan and F.GIKeyesr THERHODYNAHIC PROPERTIES OF S T E M John Wi ley~1953t

-Crane Cot , FLOU OF FLUIDS, Crone Cor1980t