La fluidización como operación unitaria
Enviado por Juanchemist • 12 de Junio de 2016 • Trabajo • 3.881 Palabras (16 Páginas) • 701 Visitas
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- NOMENCLATURA
[pic 6] | Caudal del fluido que circula por el lecho | [pic 7] | Densidad del fluido |
[pic 8] | Flujo másico por unidad de área | [pic 9] | Área de la sección transversal de la columna |
[pic 10] | Reynold modificado | [pic 11] | Diámetro de partícula |
[pic 12] | Viscosidad del fluido | [pic 13] | Fracción en peso |
[pic 14] | Diámetro de abertura de la malla del tamiz ASTM | [pic 15] | Densidad aparente del lecho |
[pic 16] | Densidad absoluta del lecho | [pic 17] | Porosidad inicial de la arena |
[pic 18] | Porosidad del lecho fluidizado | [pic 19] | Esfericidad |
[pic 20] | Factor de forma | [pic 21] | Caída de presión total experimental |
[pic 22] | Altura manométrica, para la caída de presión | [pic 23] | Peso específico del CCl4 |
[pic 24] | Peso específico del agua | [pic 25] | Altura total de la columna |
[pic 26] | Caída de presión en columna sin lecho | [pic 27] | Caída de presión en el lecho |
[pic 28] | Altura inicial del lecho | [pic 29] | Altura final del lecho |
[pic 30] | Densidad del fluido | [pic 31] | Densidad de la arena |
[pic 32] | Velocidad mínima de fluidización | [pic 33] | Porosidad mínima de fluidización |
[pic 34] | Aceleración gravitacional | [pic 35] | Caída de presión por Karman |
[pic 36] | Caída de presión por Leva | [pic 37] | Caída de presión por Ergun |
- RESUMEN
La fluidización como operación unitaria es conocida desde hace varias décadas en la industria, aplicándose en procesos de purificación o en complejos reactores catalíticos. Esta operación consiste en el paso de un fluido con la suficiente velocidad para mantener en suspensión a un lecho de partículas. A velocidades inferiores a la de fluidización el lecho permanecerá estático sólo generándose una caída de presión en el fluido por su paso a través del lecho.
El propósito de este trabajo es estudiar el efecto de la caída de presión en la fluidización de partículas sólidas con agua líquida, realizando la presente práctica en el equipo de fluidización del laboratorio de operaciones unitarias de la facultad de Química e Ingeniería Química, Universidad Nacional Mayor de San Marcos.
Las condiciones de operación de esta práctica se desarrollaron a 1atm de presión y a una temperatura de 18ºC ambiente y 18 ºC del fluido (agua).
En la práctica se hace uso de una columna de vidrio pírex de 5.0 cm de diámetro interno, y como lecho se usa arena. La caída de presión para un flujo de agua que circula en la columna con el lecho estático se determina experimentalmente, se compara con el valor obtenido con las ecuaciones de Max Leva, Carman y Ergun. Esto se realiza para el lecho ascende y el lecho descendente.
De los resultados obtenidos en las tablas y gráficas para flujo ascendente la ecuación de Max Leva es la que mejor se aproxima respecto a los valores experimentales con desviaciones en el rango de 26.46% hasta 63.41%. Con respecto al flujo descendente, la ecuación que más se aproxima es también la de Max Leva con desviaciones en el rango del 56.26% al 59.01% con respecto a los valores experimentales.
Se obtienen valores de 4.50 kg/m2s y 0.331 de velocidad mínima y porosidad mínima de fluidización respectivamente, además de una caída de presión de 363.37 kgf/m2.
Se concluye que la ecuación de Max Leva es la que más se aproxima a los valores experimentales de caída de presión.
Se recomienda manipular cuidadosamente la válvula de compuerta que controla el caudal del fluido que ingresa a la columna, para evitar que el lecho fluidice de manera brusca y no se obtengan los datos que se requieren.
- INTRODUCCIÓN
En 1921, el alemán Winkler registró un procedimiento que eliminaba ciertas dificultades inherentes a la gasificación de carbones que dan cenizas fusibles a la temperatura de trabajo. Este consistía en el paso de una corriente de gas a alta velocidad sobre partículas de carbón. Las partículas de carbón se mantenían suspendidas sin necesidad de un apoyo. La técnica ideada por Winkler permitió solucionar adecuadamente los problemas con el cracking en la industria del petróleo. Y así, a partir de 1943 ha ido extendiéndose a numerosas operaciones, de aquí la importancia de su estudio.
La fluidización es un proceso de contacto entre un sólido y un fluido en el cual el lecho formado por partículas sólidas finamente divididas se levanta y se agita por medio de una corriente ascendente de fluido. El fluido al atravesar el lecho de partículas sufre una caída de presión que tiende a aumentar conforme la velocidad se acreciente, hasta llegar a un punto donde las partículas quedan suspendidas. Si llegado a este punto se sigue aumentando la velocidad se debe comprobar que la caída de presión permanece aproximadamente constante.
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