HIDRODINAMICA DE UNA COLUMNA EMPACADA (LIQ-III)

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Reporte usados en laboratorio de ingeniería en FQ

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HIDRODINMICA DE UNA COLUMNA EMPACADA

HIDRODINMICA DE UNA COLUMNA EMPACADA

(Propuesta de modificaciones)

PROBLEMA

Encuentre usted para cada flujo de agua recomendado en la tabla siguiente, el intervalo de flujo de gas (aire) en kg/h y de cadas de presin por unidad de longitud en kgf / m2 m a travs de la torre, que garanticen la operacin a rgimen permanente de la columna empacada.

Tabla

Flujos de agua recomendados

5 L / h

7 L / h

9 L / h

12 L / h

15 L / h

CLAVEEQUIPOESPECIFICACIONES

1Columna empacadaServicio: Absorcin o desorcin

Operacin: Contracorriente

Dimetro interno: 5.08 cm

Altura empacada:106 cm

Material de construccin: Vidrio

Empaque: Anillos Raschig de vidrio

Plato de soporte: Acero inoxidable

Marca: Pignat

2Tanque de alimentacin

Capacidad:30 litros

Lado: 30 cm

Altura: 50 cm

Material de construccin: Polietileno

3Bomba de desplazamiento positivoTipo: Dosificadora

Accionador: Motor elctrico a 110 Volts

Material de construccin: PTFE (tefln)

4Tanque receptorServicio: Recibe solucin diluida

Capacidad: Un litro

Dimetro: 8 cm

Altura: 45 cm

Mat. de construccin: Vidrio, acero inox.

5Pierna baromtricaServicio: Igualar nivel

6Tanque receptorServicio: Descarga de producto

Capacidad: 3 litros

Dimetro: 13 cm

Altura: 50 cm

Material de construccin: Vidrio, acero inoxidable

7Manmetro diferencialServicio: Indicador de la diferencia de

presin de la columna

Lquido manomtrico: Agua

Material de construccin: vidrio

Figura 1. Columna empacada marca Pignat

DESARROLLO EXPERIMENTAL

PRIMERA PARTE

Calcule las propiedades fsicas de los empaques de la columna, para ello, llene las siguientes tablas:

(1) Peso de

la probeta

( g )369.54) Nmero de

empaques en

300 (cm3)554

(2) Colocar 300

(cm3) de

empaques en

la probeta

300(5) Volumen de

agua para cubrir 300 (cm3)

de empaques214

(3) Peso de la

probeta y

empaques

( g )533.4

.

Dimetro interno de la columna 5.08 (cm)

Longitud empacada de la columna 106 (cm)

.

No. de empaque muestraDo, dimetro

externo

(cm)Di, dimetro interno

(cm)L, longitud(cm)

10.750.5741.14

20.630.440.77

30.640.470.82

40.730.5741

50.60.50.59

60.740.590.82

70.760.590.86

80.580.420.63

90.740.60.848

100.650.490.69

110.740.590.9

120.6380.4420.9

130.630.450.75

140.660.50.7

150.560.3740.57

160.740.590.9

Promedio0.674250.5121250.8055

Clculo del rea total / pieza de empaque

Ro (cm)

0.337

Ri (cm)

0.256

rea de las bases (cm2)

0.302

rea interna (cm2)

1.296

rea externa (cm2)

1.706

rea total / pieza de empaque (cm2)

3.304

.

Clculo del peso de los empaques

Peso de los empaques (g)

163.900

.

Clculo de la fraccin de huecos

Fraccin de huecos

0.713

.Clculo de las densidades

Densidad aparente (g/cm3)

0.546

Densidad real (g/cm3)

1.906

.

Clculo del rea superficial especfica de los empaques secos / unidad de volumen empacado

Empaques / volumen

1.847

a v

6.102

.

Clculo del rea transversal y volumen de la columna vaca

rea transversal de flujo (cm2)

20.268

Volumen de la columna

2148.44

..

Clculo del volumen de huecos en la columna

Volumen de huecos en la columna (cm3)

1532.554

.

Clculo del rea transversal de flujo entre los empaques

rea transversal entre empaques (cm2)

14.458

SEGUNDA PARTE Tablas de datos experimentales para empaque seco y mojado

Temperatura del agua = 18 C Longitud empacada = 106 cm

Temperatura del aire = 22 C

Flujo deagua (L/h)0

% aireG (kg/h)P domo(cm H2O)P fondo (cm H2O)P (cm H2O)P/L (kgf/m^2m)

101.11163417560.860.70.10.943396226

202.22326835160.960.70.21.886792453

303.33490252661.160.450.656.132075472

404.44653670161.560.21.312.26415094

505.55817087761.859.851.9518.39622642

606.6698050526259.52.523.58490566

707.78143922762.6593.633.96226415

808.8930734036358.54.542.45283019

Flujo deagua (L/h)6

% aireG (kg/h)P domo (cm H2O)P fondo (cm H2O)P (cm H2O)P/L (kgf/m^2m)

101.11163417560.960.70.21.886792453

202.22326835161.160.50.65.660377358

303.33490252661.759.91.816.98113208

404.44653670162.159.42.725.47169811

505.55817087763.158.54.643.39622642

606.66980505264.257.56.763.20754717

707.78143922765.6569.690.56603774

808.89307340372.847.725.1236.7924528

Flujo deagua (L/h)6

% aireG (kg/h)P domo (cm H2O)P fondo (cm H2O)P (cm H2O)P/L (kgf/m^2m)

101.11163417560.960.70.21.886792453

202.22326835161.160.50.65.660377358

303.33490252661.759.91.816.98113208

404.44653670162.159.42.725.47169811

505.55817087763.158.54.643.39622642

606.66980505264.257.56.763.20754717

707.78143922765.6569.690.56603774

808.89307340372.847.725.1236.7924528

Flujo deagua (L/h)8

% aireG (kg/h)P domo (cm H2O)P fondo (cm H2O)P (cm H2O)P/L (kgf/m^2m)

101.1116341756160.550.454.245283019

202.22326835161.460.419.433962264

303.33490252661.6601.615.09433962

404.44653670161.959.72.220.75471698

505.55817087763.458.25.249.05660377

60Punto de Carga6.6698050526754.512.5117.9245283

Flujo deagua (L/h)11

% aireG (kg/h)P domo (cm H2O)P fondo (cm H2O)P (cm H2O)P/L (kgf/m^2m)

101.1116341756160.60.43.773584906

202.22326835161.460.50.98.490566038

303.33490252662.159.62.523.58490566

404.44653670162.559.23.331.13207547

50Punto de carga5.55817087764.557.27.368.86792453

Flujo de agua (L/h)16

% aireG (kg/h)P domo (cm H2O)P fondo (cm H2O)P (cm H2O)P/L (kgf/m^2m)

101.11163417561.360.50.87.547169811

202.22326835161.760.21.514.1509434

303.33490252661.959.9218.86792453

40Punto de carga4.44653670162.259.42.826.41509434

Flujo de agua (L/h)18

% aireG (kg/h)P domo (cm H2O)P fondo (cm H2O)P (cm H2O)P/L (kgf/m^2m)

101.11163417561.260.60.65.660377358

202.22326835161.460.21.211.32075472

303.33490252662.559.23.331.13207547

40Punto de carga4.4465367016358.74.340.56603774

CUESTIONARIO:

1. Cundo alimenta el aire con empaque seco, observa algn cambio en el comportamiento interno de la columna?

No hay un cambio observable en la columna, solo la precin vara con el flujo del aire.

2. Para un flujo de agua constante, cuando aumenta el flujo de aire observa algn cambio en el comportamiento interno de las corrientes de lquido y del gas en la columna?. Si su respuesta es si, explique en qu consiste el cambio.

Si, cuando aumentbamos el flujo de aire, este empuja al lquido, lo cual hace que deje de fluir por estas regiones, haciendo que cada uno se concentre en algunas partes de la columna, haciendo que el fenmeno de absorcin no se lleve a cabo correctamente. Comienza a verse un burbujeo en la torre.A qu condiciones de cada de presin en la columna y de flujo de aire ocurre este cambio?Esto ocurre cuando la cada de presin en la torre aumenta abruptamente. Esto debido a que la velocidad del gas que asciende es tal que propicia que el lquido descienda con dificultad y se retenga gran cantidad de este.3. Cul es el flujo de aire mximo que se puede alimentar para cada flujo de agua recomendado?. Explique porqu no es posible alimentar un flujo mayor de aire.Flujos mximos de aire

Flujo de agua(L/h)Flujo deaire(kg/h)

68.893073403

86.669805052

115.558170877

164.446536701

184.446536701

Los flujos de aire mximos van disminuyando a medida que aumenta el flujo de agua en la torre debido a que el lquido reduce el espacio disponible para el flujo de gas. Sin embargo, la fraccin de huecos no vara con el flujo de gas. El punto en el que la retencin de lquido comienza a aumentar, se aprecia por un cambio abrupto en la cada de presin, este punto recibe el nombre de punto de carga. No es posible aumentar el flujo de gas ya que al aumentar todava ms la velocidad del gas, la cada de presin aumenta y en determinadas regiones de la columna el lquido se transforma en una fase continua y se dice que la columna est inundada.4.- Elaborar la grfica 1 en escala log-log de ( Vs. G) para empaque seco

5.- Cmo es la variacin de ( Vs. G) obtenida para empaque seco?

6.- Hacer la grfica 2 en escala log-log para cada uno de los flujos de agua recomendados de ( Vs. G) sobre la grafica 1 del punto 4.

7.- Cul es el comportamiento observado en la grfica del punto anterior?. Comparar estos perfiles con respecto a la obtenida para empaque seco. La pendiente es constante?, S o no?, explicar los cambios observados y en qu puntos

8.- Cmo se llaman estos puntos de cambio?

9.- En este caso, De qu depende la cada de presin en la columna?

10.- Es conveniente trabajar la columna cerca de los flujos donde ocurren los cambios bruscos de?, S o no?, Por qu?

11.-Elaborar la gr