Instrucciones Act 2 Dimensionamiento de Un Lavador Venturi Word

Inst. Act. 2 – Dimensionamiento de un Lavador Venturi

Momento Temática Actividad EntornoEvaluación Intermedia

Unidad 1 Actividad 2. Dimensionamiento de un Lavador Venturi

Aprendizaje Colaborativo

Aclaración: este documento es complementario, por tanto, para la correcta realización de la actividad 5 debe tener en cuenta las indicaciones de la Guía Integradora de Actividades.

1. Identifique el ejercicio a desarrollar

En orden de participación en el foro de aprendizaje colaborativo, cada estudiante debe identificar los datos particulares con los cuales va a realizar los cálculos y diseñar un lavador venturi para el control de material particulado de una fuente fija de emisiones atmosféricas. Así el primero en participar le corresponde los datos del estudiante 1, al segundo estudiante que participa en el foro, le corresponden los datos del estudiante 2, y así sucesivamente para los participantes 3, 4 y 5.

2. Datos generales (para todos)

Flujo molar de los gases n=15312,01 mol/hTemperatura T = 70 ºCPresión P= 1 atmAngulo de convergencia ß1= 12,5ºAngulo de divergencia ß2=3,5ºLa densidad del gas PG = 1,02x10-3g/cm3

La viscosidad del gas UG = 2,03X10-4PLa densidad del agua PL = 0,98 g/cm3

La viscosidad del agua UL = 4,88X10-3PLa tensión superficial del agua σ=65,9 dyn/cmFactor f´=0,25

Tabla 1. Distribución de tamaño de partículas emitidas

Rango (µm) Diámetro de corte (µm) Masa acumulada (%) Masa m (%)0-1 0,812 34,3 34,31-5 3,8 52,8 18,5

5-10 10 68 15,210-100 100 100 32

1

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNADEscuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Ambiente358038 – Diseño de Plantas y Equipos en Ingeniería Ambiental

3. Datos por participante

Tabla 2. Datos diferentes para cada participante.

Estudiante VG (cm/s) Factor L/G (L/m3)1 46_ _(dos últimos dígitos del código del estudiante) 1,032 4659(dos últimos dígitos del código del estudiante) 1,043 46_ _(dos últimos dígitos del código del estudiante) 1,054 46_ _(dos últimos dígitos del código del estudiante) 1,045 46_ _(dos últimos dígitos del código del estudiante) 1,03

4. Diseño de un Lavador Venturi

Tabla 3. Pasos para el dimensionamiento del Lavador Venturi

Para realizar el ejercicio nos basaremos en el ejemplo de cálculo de Vera, J. (2005) citado en el contenido de la unidad 1.

1. Calcule el flujo de los gases QG así:

𝑄𝐺= 𝑛∗𝑅𝑢 ∗𝑇𝑃

(1)

Donde,

n= flujo molar de los gases (mol/h)

Ru= contante de los gases igual a 8,314472Pa.m3/mol.K

T= temperatura en K

P= presión en Pa

Nota: Tenga en cuenta que para el cálculo debe pasar la presión de atm a Pa, la temperatura de ºC a K, y el resultado G, dado en m3/h pasarlo a m3/s.

2. Calcule el diámetro D2 de la garganta, teniendo en cuenta que G=VG*A2, donde VG es la velocidad del gas en la garganta y A2 es el área en la garganta, en este sentido debe calcular A2 así:

𝐴2 =𝑄𝐺𝑉𝐺

(2)

2


Luego tenga en cuenta que: 𝐴2 =𝜋∗𝑟2 , donde r es el radio, el cual debe calcularse, y multiplicado por dos es igual al diámetro. Halle el diámetro en cm.

𝐷2 = 2∗ඨ𝐴𝜋

(3)

3. Halle el valor de D1 multiplicando por cuatro el valor de D2, así se cumplirá la condición de 4:1 y ajústelo a un numero entero, (es decir sin decimales).

4. Halle el valor de a en cm teniendo presente el D1 y el D2, así:

𝑎=𝐷12 −𝐷22

(4)

5. Calcule la longitud de la zona convergente Ic en cm, con el valor de ß1:

𝐼𝑐= 𝑎𝑇𝑔(𝛽1) (5)

6. Ahora calcule la longitud de la zona divergente Id en cm, con el valor de ß2:

𝐼𝑑 = 𝑎𝑇𝑔(𝛽2) (6)

Nota: tenga presente que Tg significa la función tangente.

7. Halle el flujo volumétrico del liquido QL en m3/s:

𝑄𝐿= 𝐿𝐺∗𝑄𝐺

(7)

Nota: si cree necesario modificar el factor L/G, considere este en el rango (0,26 – 2,6) L/m3

8. Calcule el diámetro Sauter dd en µm:

𝑑𝑑 = 58600𝑉𝐺 ∗൬𝜎𝜌𝐿൰0,5+597∗൬ 𝜇𝐿ሺ𝜎∗𝜌𝐿ሻ0,5൰0,45∗൬1000∗𝑄𝐿𝑄𝐺൰1.5

(8)

9. Calcule el parámetro de impacto Kp para los diámetros mayores a 5 µm, así:

2


𝐾𝑝 = 𝑑𝑎2∗𝑉𝑝9∗𝜇𝐺∗𝑑𝑑

(9)

Donde da es el diámetro aerodinámico de la partícula y corresponde al promedio del rango en µm, (ver tabla 1)

10. Luego calcule la penetración para cada diámetro de partícula mayor a 5 µm, así:

(10) (Actualizada)

Nota: EXP significa que es un exponencial. LN que es logaritmo natural.

11. Se calcula la eficiencia para cada rango de la tabla 1, ƞi, ƞi=1-Pt

12. Ahora la eficiencia fraccional mi teniendo en cuenta la tasa en porcentaje para cada rango, 𝑛𝑓𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 = 𝑛𝑖 ∗𝑚𝑖 (11)

13. Calculo de Reynolds, el cual debe estar entre 10 a 500:

𝑅𝑒𝐷= 𝜌𝐺∗𝑉𝐺∗𝑑𝑑𝜇𝐺

(12)

14. Calculo del coeficiente de arrastre para las gotas CD:

(13) (Actualizada)

15. Calculo de la longitud optima de la garganta It en cm:

𝐼𝑡 = 2∗𝑑𝑑∗𝜌𝐿𝐶𝐷∗𝜌𝐺 (14)

16. Calculo del valor de x, luego se calculara la caída de presión:

2


𝑥= 3∗𝐼𝑡∗𝐶𝐷∗𝜌𝐺16∗𝑑𝑑∗𝜌𝐿 +1

(15)

17. Ahora halle la caída de presión ΔP y chequee que este entre 10 y 150:

∆𝑃= 2∗𝜌𝐿∗𝑉𝐺2∗൬𝑄𝐿𝑄𝐺൰∗ቀ1−𝑥2+ඥ𝑥4−𝑥2ቁ

(16)

18. Calcule la penetración para rangos menores de 5 µm,

𝑃𝑡 = 3,47∗(∆𝑃)−1,43 (17)

y luego calcule la eficiencia ƞi y la eficiencia fraccional mi para los diámetros menores de 5 µm. (ver puntos 11 y 12).

19. la sumatoria de ƞi * mi corresponde al valor de ƞo. Que es la eficiencia global de colección.

2. Presentación de cálculos y resultados

- Debe presentarse memoria de cálculos, mostrando los pasos del 1 al 19 de la tabla 3, remplazando los valores en cada una de las formulas y señalando los resultados de las mismas, tenga en cuenta que todos los valores deben estar acompañado de las unidades, acepto los valores adimensionales como X. Se recomienda usar el recurso insertar ecuación de Word.

- Debe presentarse los resultados con sus unidades en la Tabla Resumen de Resultados (clic aquí para ir a la tabla).

3. Condiciones de entrega del documento final

El estudiante debe entregar un documento PDF en el entorno de Evaluación y Seguimiento antes del cierre del plazo de la actividad. El documento debe contener:

-Portada (título, nombres completos del estudiante código, universidad, escuela, nombre del programa, nombre del curso y fecha), (1 página).

-Memoria de Cálculos (paso a paso de cálculo remplazando valores en la formula y señalando los resultados, al menos una vez para cada paso de la tabla 3) (3 página).

-Tabla de resultados (anexo 1 diligenciado con los datos y resultados obtenidos), (1 página).

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-Bibliografía (Según normas APA, sexta edición), (1 página).

- Debe incluirse el paso a paso de los cálculos realizados, sin este será inválida la tabla de resultados que se presente.

- Cuando se sobrepase el límite de páginas para cada sección, estas no se tendrán en cuenta.

- Tener citadas las referencias bibliográficas con normas APA, en el cuerpo del trabajo y en la bibliografía.

- El trabajo debe ser de la autoría de los estudiantes, en ningún caso será mayor la extensión de una cita bibliográfica que el aporte del estudiante.

- La valoración del producto elaborado por el estudiante es de 120 puntos. La calificación se otorgará siempre que se haya realizado la entrega del documento final en el entorno de Evaluación y Seguimiento.

Las demás indicaciones, recomendaciones a tener en cuenta y las instrucciones para el uso de normas APA las puede encontrar en la Guía Integradora de Actividades.

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Anexo 1. Tabla Resumen de Resultados

Pág. 1 de 1

Código del estudiante: Velocidad del gas VG:

Factor L/G: Caída de presión ΔP:

Flujo del gas QG: Eficiencia global ƞo=

Rango (µm) da (µm) m (%) Kp Pt ƞ ƞi * mi

0-1 34,3

1-5 18,5

5-10 15,2

10-100 32

2


Bibliografía

Vera, J. (2005). Diseño de un sistema de remoción de contaminantes del aire generados desde un incinerador de desechos hospitalarios. Sistema de remoción de material particulado. Recuperado el 20 de diciembre de 2014, de http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/14630

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http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/14630

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