A nuestra Casa de Estudios, la Universidad de Monterrey, por la transmisión de los valores y conocimientos adquiridos a lo largo de nuestras carreras. Aunque la crisis energética de 1973 no fue de origen técnico, supuso un punto de inflexión en el uso de la energía.
INDICE
CONTENIDO
Cemento Portland
Tecnología De Calcinación
Planteamiento Del Problema Y Parámetros Del Diseño
Análisis y Conclusiones
INDICE DE ILUSTRACIONES
NOMENCLATURA
NOMENClATURA
Subíndices
ABSTRACT
El presente trabajo expone dos alternativas para la construcción de un intercambiador de calor, tomando como fuente la energía térmica que actualmente se pierde a través de la carcasa de un horno rotatorio utilizado para la producción de clinker, materia prima para la fabricación de cemento. Una de las alternativas es aprovechar el calor irradiado directamente desde la carcasa y transferido al fueloil a través de un intercambiador de calor.
INTRODUCCION
Lo anterior justifica el interés en el desarrollo de este proyecto, ya que responde a la cada vez mayor demanda de uso racional de los recursos energéticos. Tomando como fuente la energía térmica que actualmente se pierde a través de la carcasa de un horno rotatorio utilizado para la producción de clinker, materia prima para la producción de cemento, la energía térmica que se disipa en la atmósfera se utilizará para aumentar la temperatura. del fueloil y mejorar el funcionamiento del quemador.
CAPITULOl
CEMENTO PORTLAND
CAPITULO 1 CEMENTO PORTLAND
- CEMEX, origen y desarrollo
- Proceso de manufactura
Cementos Mexicanos inició operaciones en 1906, en el pueblo de Hidalgo, Nuevo León, con la instalación de la primera planta cementera en México, Cementos Hidalgo, S.A., con una capacidad de 20 mil toneladas de cemento al año. En la década de los setenta el Grupo Cementos Mexicanos contaba con 8 plantas, aumentando su capacidad a 7 millones 10 mil toneladas anuales, con la instalación de 8 hornos en las plantas de Torreón, Monterrey, Ensenada y la integración al Grupo en 1973 de la empresa Cementos Portland. del Bajío S.A. Planta.
CAPITUL02
TECNOLOGIA DE CALCINACION
CAPITULO 2
TECNOLOGIA DE CALCINACION
Elementos de la calcinación
- Horno rotatorio
- Quemador
Como se puede observar en (figura 2.2), el principio de funcionamiento del horno, aún con las diferencias de dimensiones y capacidades, es el mismo que el de los hornos más modernos con diámetros superiores a los 5 metros y capacidades superiores a las 4.000 toneladas por minuto. hora. día. Las principales diferencias entre los hornos radican en la preparación del material antes de su entrada y en la forma de enfriarlo.
Fuentes de energía
- Combustibles
- Fuentes alternas de energía
El tamaño de la abertura determina la presión del gasóleo a la salida del quemador, lo que influye en la forma de la llama, que debe ser preferentemente corta y ancha, para que el calor se transfiera correctamente a la capa de material. En el caso del fueloil, la viscosidad debe considerarse como criterio para distinguir sus distintos tipos.
PLANTAMIENTO DEL PROBLEMA Y PARAMETROS DEL DISENO
CAPITULO 3
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y PARAMETROS DEL DISEÑO
Introducción
El objetivo de este proyecto es aumentar la temperatura del fueloil a la entrada del quemador aprovechando el calor emitido por la carcasa del horno. Las fotografías termográficas son otra forma más precisa de obtener la temperatura del caparazón.
Transferencia de calor
Proceso de propagación de energía en un medio sólido, líquido o gaseoso, mediante comunicación molecular directa o entre cuerpos a diferentes temperaturas. El proceso de transferencia de energía entre moléculas se llama conducción, pero la energía transportada entre diferentes puntos del espacio por el movimiento de un fluido se define como convección.
Análisis del fenómeno de Conducción
La conductividad a través de las superficies se define por el cociente de la diferencia de temperatura de 0,1 T con un sustituto de las resistencias presentes. Donde ~ es el coeficiente de transferencia de calor, bw es el espesor de la pared en pulgadas y k es su conductividad (Figura 3.7).
Análisis del fenómeno de Convección
- Flujo exterior
- Superficies extendidas
- Convección natural
- Convección forzada
- Flujo interior
La transferencia de calor de gas a líquido puede tener lugar entre un tubo por el que pasa un líquido a baja temperatura y un gas que desprende calor. Muchos investigadores han establecido la influencia de los números de Grashoff y Prandtl en la correlación de la convección libre. Los coeficientes de la película se pueden evaluar con precisión con el factor de transferencia de calor (GH), que depende del número de Reynolds.
Si un fluido entra en un tubo (figura 3.12) a una temperatura uniforme inferior a la temperatura de la superficie del tubo, la transferencia de calor se produce por convección y la capa límite térmica (límite térmico de Jayer: temperatura semidesarrollada) comienza a desarrollarse.
Radiación
La emisividad de un cuerpo negro depende únicamente de la temperatura de su superficie. Josef Stefan, basándose en experimentos y en la ley de Planck, propuso que la emisividad total de un cuerpo negro perfecto es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura absoluta. Una superficie gris irradia una absorbancia menor que la unidad y su valor depende de la longitud de onda de la radiación incidente.
Donde la ecuación toma en cuenta que no más del 50% de la circunferencia de la tubería será interceptada directamente por radiación térmica.
Coeficiente global de trasferencia de calor
3. 7 Balance energético
- Calor aprovechado por la pérdida superficial del horno (Coraza del horno-Aire)
- Temperatura media logarítmica en flujo cruzado
- Caída de presión por lado del combustóleo (tubos)
- Ecuación de Fourier
- Factores para un buen diseño
La conductividad es una propiedad importante de cualquier pared, aunque se ha establecido experimentalmente que el flujo de calor es independiente de su espesor y superficie. En el caso del flujo de calor a través de una pared plana, se supone que la temperatura en toda el área de cada cara de la pared es la misma, y las diferencias de temperatura son simplemente las diferencias entre cualquier punto de las dos caras. Según (Fig. 3.14), la temperatura constante de la pared interior de la tubería se muestra mediante la línea horizontal tP.
La forma de lograrlo depende de la importancia que se dé a las consideraciones 2 a 9 anteriores.
MODELO DE CONVECCION
CAPITULO 4
MODELO DE CONVECCION
Introducción al diseño
- Modelo turbulento
- Memoria de cálculo
- Modelo laminar
- Memoria de cálculo
El calor que ganará el combustóleo está dado por su caudal, calor específico, cambio de temperatura que alcanza la entrada del intercambiador de 284 °F (140 °C) y la temperatura objetivo de 338 °F (170 °C) que sale del intercambiador. . Cálculo de la temperatura media logarítmica para flujo cruzado (un fluido mezclado y un fluido sin mezclar). Para diseñar el recuperador se utilizó una serie de cálculos mencionados en el modelo de flujo turbulento.
El calor que ganará el combustóleo está dado por su flujo, su calor específico y el cambio de temperatura que alcanza la entrada del intercambiador, 284°F (140°C) y la temperatura objetivo, 338°F (170°C) ° C) salida del intercambiador.
Tablas (Corridas de programa)
La interacción es con las dimensiones de la matriz de transferencia de calor del intercambiador y con el caudal en función de las propiedades de los fluidos a temperaturas de operación, con los tipos de flujos (turbulento, laminar; cruzado, contracorriente, simultáneo; mixto, no mixto). ), la disposición de la matriz de manera que con las correspondientes correlaciones adimensionales para el tipo de proceso se obtenga el valor más importante para el diseñador "U" y con el valor verdadero. A continuación se muestran los diagramas de flujo (ver diagrama de flujo en el Apéndice 12) que presentan los parámetros esenciales para el diseño térmico de la unidad. Como se puede ver, el intercambiador sería más económico si fuera un modelo turbulento, pero debido a la gran caída de presión se optó por el modelo de flujo laminar, cuyos cálculos se mostraron anteriormente.
CAPITULO 5
MODELO DE RADIACION
CAPITULO 5 MODELO DE RADIACION
- Introducción al diseño
- Modelo laminar
Análisis del coeficiente de transferencia de calor equivalente de la energía radiante térmica "hr (Btu 1 hr ft2 °F)". Porcentaje de la circunferencia de la tubería directamente interceptada por la energía térmica radiante (fa). Dado que el parámetro fa no incluye la radiación térmica, es necesario multiplicarlo por el coeficiente de transferencia radiativa total hr4, es decir, para no afectar la transferencia de calor a la película, los coeficientes de convección natural y flujo interno, obteniendo así.
De la ecuación (3.18b) obtenemos la correlación para el flujo interno, tanto térmica como hidrodinámicamente plenamente desarrollado.
ITERACIONES
Modelo turbulento
- Memoria de cálculo
Considerando las mismas temperaturas y emisividades de la carcasa y los tubos del horno, combinadas con la reflectividad del techo de aluminio y un factor de visión de 0,95, se obtiene que el coeficiente de radiación térmica es ~1 4,3106 B tu 1 hora ft2 °F. Porcentaje de circunferencia del tubo directamente interceptada por energía radiante térmica (fa). Factor de obstrucción del aire (Rg)_. Si el coeficiente de la película, como se muestra en el modelo anterior, debe ser único.
La ecuación de caída de presión, donde s es la gravedad específica, se define como:
Selección del intercambiador
CAPIT ULO 6
ANAUSIS Y CONCLUSIONES
CAPITULO 6
ANALISIS Y CONCLUSIONES
Análisis financiero
Es aconsejable incrementar el coste directo del intercambiador en un 10%, para tener en cuenta el desperdicio de tubería. Es algo difícil estimar el porcentaje de ahorro del volumen de fueloil porque se requieren datos experimentales a partir de los resultados del intercambiador de calor en funcionamiento. Si el precio de las kcal por litro de fueloil es N$0,02350 y, sabiendo que su poder calorífico es de 9,2 Kcal por litro, se deduce que el precio del fueloil es el producto de ambos valores, que es N$0,216 por litro.
El impuesto sobre la renta y la participación de los trabajadores en las utilidades se definen como el 45% de la utilidad bruta.
Conclusiones
Si bien es cierto que el coeficiente de transferencia de calor para un flujo dentro de los tubos, desarrollado en su forma turbulenta, es más eficiente que el flujo desarrollado en su forma laminar, se debe considerar como un parámetro muy importante para el flujo. En las tuberías, la caída de presión. Los modelos de convección y radiación tuvieron que detener el flujo turbulento debido a una alta caída de presión. Como dato adicional, los gases (óxidos de carbono) que disminuirán cuando el fuel oil se caliente se encuentran entre los más nocivos para la atmósfera.
Como conclusiones generales creemos que esta experiencia fue de gran utilidad, tanto a nivel de desarrollo personal, despejando la transición escuela-empresa, en lo profesional nos puede abrir puertas y al mismo tiempo se marca la pauta entre la asociación CEMEX-UDEM. .
BIBLIOGRAFIA
JALURIA, Y., "Natural Convection Heat And Mass Transfer Departamente Of Mechanical Engineering", Primera Edición, Kanpur, India, 1980. KIMURA, Shigeo & Pop, kredi, "Conjugate Free Convection From A Circular Cylinder In A Porous Medium", Gran Bretaña, 1991.
APENDICE
111 UDEM
