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hidrodinamica de una torre empacada

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Viernes 26 de septiembre de 2014

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO

FACULTAD DE QUIMICA

LABORATORIO DE INGENIERIA QUIMICA III

Hidrodinmica de una columna empacada

Presentan:

Avils vila Miriam DGarca Moreno Andrs A.Garca Villegas Cinthya A.Gonzlez Hernndez KarinaJimnez Garca Gustavo A.

Introduccin:

Por simplicidad y seguridad, las torres empacadas estn diseadas para usar velocidades de gas de casi 50 a 75% de la velocidad de inundacin, a la velocidad esperada del lquido. Con esto se asegura una condicin estable de operacin en algn punto por debajo del punto de carga y debe proporcionar un mojado total de la superficie de empaque.

La torre empacada o torre de relleno es un aparato utilizado en absorcin de gases y en algunas otras operaciones. Consiste en una columna cilndrica equipada con una entrada de gas y un espacio de distribucin en la parte inferior, una entrada de lquido y un distribuidor en la parte superior, salidas para el gas y el lquido por cabeza y cola, respectivamente, y una masa soportada de cuerpos slidos inertes que recibe el nombre de relleno de la torre. El relleno proporciona una gran rea de contacto entre el lquido y el gas, favoreciendo as un ntimo contacto entre las fases.A bajas velocidades del lquido, una buena parte de la superficie del relleno puede estar seca, o ms frecuentemente, recubierta por una pelcula estacionaria de lquido. Este efecto se conoce con el nombre de canalizacin y es la principal razn del mal funcionamiento de las grandes torres de relleno. Al aumentar la velocidad del lquido aumenta tambin la fraccin mojada de la superficie del relleno, hasta que para una velocidad crtica, que generalmente es elevada, toda la superficie est mojada y es efectiva.A fin de mantener el flujo ascendente del gas o vapor, la presin en el domo de la columna debe ser mayor que la del fondo. Esta cada de presin es un factor importante en el diseo de columnas empacadas. Debido a que el flujo descendente del lquido ocupa los mismos canales que el flujo ascendente del gas, la cada de presin es en realidad una funcin de ambos flujos. La cada de presin es una combinacin de la friccin de superficie y del arrastre de forma, predominando esta ltima a velocidades altas. Material:Anillos Rashing de VidrioBalanza Granataria Probeta de 500 mLVaso de precipitados de 500 mLVernier Corriente elctrica

Equipo:Columna empacada marca Pignat.

CLAVEEQUIPOESPECIFICACIONES

1Columna empacadaServicio: Absorcin, desercinOperacin: ContracorrienteDimetro interno: 5.08 cmAltura empacada:106 cmMaterial de construccin: VidrioEmpaque: Anillos rashig de vidrioPlato de soporte: Acero inoxidableMarca: Pignat

2Tanque de alimentacin

Capacidad:30 litrosLado: 30 cmAltura: 50 cmMaterial de construccin: Polietileno

3Bomba de desplazamiento positivoTipo: Dosificadora, magnticaAccionador: Motor elctrico:110 VoltsMaterial de construccin: PTFE (tefln)

4Tanque recibidorServicio: Recibe solucin diluidaCapacidad: Un litroDimetro: 8 cmAltura: 45 cmMat. De construccin: Vidrio, acero inox.

5Pierna baromtricaServicio: Igualar nivel

6Tanque recibidorServicio: Descarga de productoCapacidad: 3 litrosDimetro: 13 cmAltura: 50 cmMat. De construccin: Vidrio, acero inox.

7Manmetro diferencialServicio: Registrar la diferencia de presin de la columnaLquido manomtrico: AguaMat de construccin: vidrio

Algoritmo de calculo

Delta de presion

Flujo de aire en L/H

Flujo de aire estndar en m^3/h

Flujo en unidades masicas

Flux de aire

Primera parte:a) Calcule las propiedades fsicas de los empaques de la columna, para ello llene las tablas A,B,C y D.

Muestras del empaque utilizado:No. de empaqueDo(cm)Di(cm)h(cm)

10.600.400.60

20.650.450.75

30.710.500.80

40.650.490.80

50.750.590.90

60.600.400.65

70.600.460.80

80.650.500.85

90.590.390.50

100.690.500.80

110.600.350.45

120.590.380.55

130.600.400.65

140.650.470.78

150.650.490.65

160.590.390.50

Prom (cm)0.6356250.450.69

Prom(m)0.0063560.0044750.006894

Ro (cm)Ri (cm)rea de las bases (cm2) rea interna (cm2)rea Externa (cm2)rea total/pieza de empaque (cm2)rea total de empaque (cm2)

0.3180.2240.3200.9691.3772.6661935.394

Peso de la probeta (g)Peso de la probeta y empaques (g)

372.00577.60

TABLA A. Nmero de piezas por metro cbico

Volumen de la probeta con empaque (cm3)# de piezas contenidas en el volumen anterior# piezas /m3

3007262420

TABLA B. Volumen de empaque y porcentaje de huecos

Volumen de la probeta con empaque (cm3)Volumen de agua necesario para cubrir el empaque (cm3)Volumen total de empaque (cm3)% huecos ( E )Volumen de cada empaque (cm3)

30021090700.124

TABLA C. Densidad real y densidad aparente

Volumen de la probeta con empaque (cm3)Masa del empaque (g)Peso del empaque por unidad de volumen (g/cm3)Densidad aparenteDensidad Real

300205.600.6850.6852.284

TABLA D. rea especfica (m2/m3)

Dimetro interno (cm)Dimetro externo (cm)Espesor (cm)Altura (cm)rea especfica

0.4480.6360.1880.6896.451

Ap=av6.451

Empaques por volumen (#piezas/cm3)2.42

rea total2.67

b) Realizar el procedimiento experimental y registrar los datos correspondientes.

Resultados:

FLUJO 0P domoP fondodelta PFlujo Flujo STD

%cmcmcmH2OL/hm3/h

000000

100.70.80.1721.1630.721

201.21.40.21440.5871.440

302.42.70.32160.0122.160

403.23.80.62879.4362.879

504.85.81.03598.8613.599

606.98.01.14318.2854.318

709.411.01.65037.7105.038

8012.314.11.85757.1345.757

9016.018.12.16476.5586.476

FLUJO 5P domoP fondodelta PFlujoFlujo STD

%cmcmcmH2OL/hm3/h

104.04.20.2721.1630.721

2010.711.20.51440.5881.441

3042.242.80.62160.0122.160

4051.352.51.22879.4372.879

5056.459.32.93598.8613.599

FLUJO 7P domoP fondodelta PFlujo Flujo STD

%cmcmcmH2OL/hm3/h

105.15.20.1721.1630.721

2016.717.10.41440.5881.441

3043.444.20.82160.0122.160

4046.347.71.42879.4372.879

5056.559.83.33598.8613.599

FLUJO 9P domoP fondodelta PFlujoFlujo STD

%cmcmcmH2OL/hm3/h

1040.040.20.2721.1630.721

2045.245.50.41440.5881.441

3047.049.42.42160.0122.160

4054.457.53.12879.4372.879

Cuestionario

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

Visualmente no se observa cambio alguno con empaque seco, pero si se observa un cambio en la cada de presin, a medida que aumentamos el flujo de aire la cada de presin es mayor. Este aumento en la cada de presin se debe a la friccin de superficie y de arrastre de forma, siendo la friccin de forma la predominante a altas velocidades y va a depender de cada empaque.

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 gas en la columna?a. Si su respuesta es s, explique en qu consiste el cambio.b. A qu condiciones de cada de presin en la columna y de flujo de aire ocurre este cambio?

Se observa un burbujeo a lo largo de los platos que conforma la torre empacada la cual nos indica el choque existente de la corriente ascendente de aire contra la descendente de agua; este suceso es ms notable cuando los flujos de aire son elevados y por lo tanto la cada de presin tambin lo es.

3.- Cul es el flujo de aire mximo que puede alimentar para cada flujo de agua recomendado? Explique por qu no es posible alimentar un flujo de gas mayor?

Tabla de flujos de aire mximos

Flujo agua(Kg/h)Flujo aire(kg/h)

5.003.30

7.003.30

9.002.64

Los flujos de la tabla anterior, considerados como mximos, son aquellos puntos antes de la inundacin de la columna; por lo que no es posible alimentar un flujo de gas mayor para estos flujos de lquido.

4.- Elabore una grfica de cada de presin en la columna por unidad de longitud de la columna empacada contra el flujo de aire (G) para empaque seco. Para ello deber llenar la Tabla3.Ecuacin para calcular el flujo de aire: Y = 0.0139 X 0.02417Donde Y = % de flujo ledo en el rotmetro, X = Flujo de aire en L/h

Tabla 3.FLUJO 0Flujo Corregidoflujo aire (G) P/LG'

%m3/hkg/h0kg/hm2

0000.00E+000

100.93691.11640.0943550.8135

201.87152.23010.18871100.2988

302.80623.34380.28301649.7841

403.74084.45750.56602199.2695

504.67545.57130.94342748.7548

605.61016.68501.03773298.2402

706.54477.79871.50943847.7255

807.47948.91241.69814397.2109

908.414010.02611.98114946.6962

FLUJO 5Flujo Corregidoflujo (G) P/LG'

%m3/hkg/h0kg/hm2

100.55510.66150.1887326.3541

201.10891.32130.4717651.9213

301.66261.98120.5660977.4885

402.21642.64111.13211303.0557

502.77023.30092.73581628.6230

FLUJO 7Flujo Corregidoflujo (G) P/LG'

%m3/hkg/h0kg/hm2

100.55510.66150.0943326.3541

201.10891.32130.3774651.9213

301.66261.98120.7547977.4885

402.21642.64111.32081303.0557

502.77023.30093.11321628.6230

FLUJO 9Flujo Corregidoflujo (G) P/LG'

%m3/hkg/h0kg/hm2

100.55510.66150.1887326.3541

201.10891.32130.3774651.9213

301.66261.98122.2642977.4885

402.21642.64112.92451303.0557

5.- Cmo es la variacin de vs (G) obtenida para empaque seco?La variacin es constante y directamente proporcional, es decir, al aumentar