acido glutamico
Páginas: 6 (1339 palabras)
Publicado: 23 de febrero de 2015
PROBLEMAS DEL CAPITULO 3
PROBLEMA 3.1
Calcule le coeficiente de transferencia de masa y el espesor efectivo de la película que se esperaría en la absorción de amoniaco(A) de aire(B) por una solución de ácido sulfúrico 2N, en una torre de paredes mojadas, en las siguientes condiciones:
Flujo de aire: 41,4g/min (sólo aire) (AxG’s)
Presión parcial promedio del amoniaco en el aire: 30,8mm HgPresión total: 760mm Hg (101325 Pa)
Temperatura promedio del gas: 298K
Temperatura promedio del líquido: 298K
Diámetro de la torre: 1,46cm (0,0146m)
La presión del amoniaco en la interfase es nula.
Concentración promedio de amoniaco en el aire:
El amoniaco está muy poco concentrado así que se puede suponer solución diluida.
Para calcular el coeficiente convectivo detransferencia de masa se utiliza la ecuación:
Para la geometría de la columna de paredes mojadas la longitud característica es:
Para ésta geometría Gilliland y Sherwood descubrieron en 1934 la correlación:
Despejando el coeficiente convectivo de transferencia de calor:
Ahora para calcular Sherwood se necesita Schmidt y Reynolds:
Ahora se necesitan las propiedades de la mezcla:Tomados del manual del Ingeniero Químico
La densidad se puede ponderar en base a las concentraciones de los componentes.
Para la viscosidad de la mezcla se usa la ecuación de Wilke tomada del libro de propiedades de gases y líquidos.
Se corrige la difusividad tabulada a 0 Celsius:
Ahora se calcula Schmidt y Reynolds con las propiedades de la mezcla:
Con los valores deSchmidt y Reynolds se calcula Sherwood:
Ahora se puede calcular el coeficiente convectivo de transferencia de masa:
A partir de la definición de Sherwood tenemos:
PROBLEMA 3.3.
Esta fluyendo agua en forma descendente por la pared interior de una torre de paredes mojadas con el diseño de la figura. Al mismo tiempo en forma ascendente está fluyendo aire a través del centro.En un caso particular, el diámetro interior es de 0,025m (o 1 in); el aire seco entra con una rapidez de 7,0 kg/s m2 de sección transversal interna (o 5000 lbm/ft2 h). Supóngase que el aire tiene una temperatura promedio homogénea 36 grados Celsius, el agua 21 grados Celsius; el coeficiente de transferencia de masa considerese constante. El sistema se encuentra a una atmósfera de presión. Calculela presión parcial promedio del agua en el aire que se aleja, si la torre tiene 1m de longitud (o 3 ft).
Se desarrolla la ecuación de diseño:
No se conoce la presión de vapor a la salida de la columna así que se desconoce el valor de así que se modifica la ecuación en términos de
Se separan las variables y se integra:
La integral es compleja y se trabaja por fraccionesparciales:
Se trabaja el sistema de ecuaciones para encontrar los coeficientes:
Al integrar las fracciones parciales correspondientes tenemos:
Usando las condiciones límites:
La ecuación es imposible despejarla para así que se hace necesario un método numérico como la iteración.
Primero se debe calcular el lado izquierdo de la ecuación.
Las propiedades se calculan a latemperatura media del sistema:
Cómo es constante se calcula a la entrada de la columna:
Para un sistema diluido
Para la geometría que tenemos:
La difusividad de la mezcla se calcula por la ecuación Wilke-Lee:
Se itero en Excel el valor obtenido para la presión promedio a la salida de la columna de humidificación es:
PROBLEMAS EXTRAS
EJERCICIO 1.Correlación para coeficientes de transferencia de calor:
Para utilizar dicha correlación con transferencia de masa se reemplazan los números adimensionales equivalentes para el fenómeno que se busca estudiar.
Los datos del problema son:
Longitud del tubo 1 ft (0,3048m)
Diámetro interno () 1 in (0,0254m)
Diámetro externo ( 2 in (0,0508m)
Velocidad másica en el anillo (G’) ()
Presión del...
PROBLEMA 3.1
Calcule le coeficiente de transferencia de masa y el espesor efectivo de la película que se esperaría en la absorción de amoniaco(A) de aire(B) por una solución de ácido sulfúrico 2N, en una torre de paredes mojadas, en las siguientes condiciones:
Flujo de aire: 41,4g/min (sólo aire) (AxG’s)
Presión parcial promedio del amoniaco en el aire: 30,8mm HgPresión total: 760mm Hg (101325 Pa)
Temperatura promedio del gas: 298K
Temperatura promedio del líquido: 298K
Diámetro de la torre: 1,46cm (0,0146m)
La presión del amoniaco en la interfase es nula.
Concentración promedio de amoniaco en el aire:
El amoniaco está muy poco concentrado así que se puede suponer solución diluida.
Para calcular el coeficiente convectivo detransferencia de masa se utiliza la ecuación:
Para la geometría de la columna de paredes mojadas la longitud característica es:
Para ésta geometría Gilliland y Sherwood descubrieron en 1934 la correlación:
Despejando el coeficiente convectivo de transferencia de calor:
Ahora para calcular Sherwood se necesita Schmidt y Reynolds:
Ahora se necesitan las propiedades de la mezcla:Tomados del manual del Ingeniero Químico
La densidad se puede ponderar en base a las concentraciones de los componentes.
Para la viscosidad de la mezcla se usa la ecuación de Wilke tomada del libro de propiedades de gases y líquidos.
Se corrige la difusividad tabulada a 0 Celsius:
Ahora se calcula Schmidt y Reynolds con las propiedades de la mezcla:
Con los valores deSchmidt y Reynolds se calcula Sherwood:
Ahora se puede calcular el coeficiente convectivo de transferencia de masa:
A partir de la definición de Sherwood tenemos:
PROBLEMA 3.3.
Esta fluyendo agua en forma descendente por la pared interior de una torre de paredes mojadas con el diseño de la figura. Al mismo tiempo en forma ascendente está fluyendo aire a través del centro.En un caso particular, el diámetro interior es de 0,025m (o 1 in); el aire seco entra con una rapidez de 7,0 kg/s m2 de sección transversal interna (o 5000 lbm/ft2 h). Supóngase que el aire tiene una temperatura promedio homogénea 36 grados Celsius, el agua 21 grados Celsius; el coeficiente de transferencia de masa considerese constante. El sistema se encuentra a una atmósfera de presión. Calculela presión parcial promedio del agua en el aire que se aleja, si la torre tiene 1m de longitud (o 3 ft).
Se desarrolla la ecuación de diseño:
No se conoce la presión de vapor a la salida de la columna así que se desconoce el valor de así que se modifica la ecuación en términos de
Se separan las variables y se integra:
La integral es compleja y se trabaja por fraccionesparciales:
Se trabaja el sistema de ecuaciones para encontrar los coeficientes:
Al integrar las fracciones parciales correspondientes tenemos:
Usando las condiciones límites:
La ecuación es imposible despejarla para así que se hace necesario un método numérico como la iteración.
Primero se debe calcular el lado izquierdo de la ecuación.
Las propiedades se calculan a latemperatura media del sistema:
Cómo es constante se calcula a la entrada de la columna:
Para un sistema diluido
Para la geometría que tenemos:
La difusividad de la mezcla se calcula por la ecuación Wilke-Lee:
Se itero en Excel el valor obtenido para la presión promedio a la salida de la columna de humidificación es:
PROBLEMAS EXTRAS
EJERCICIO 1.Correlación para coeficientes de transferencia de calor:
Para utilizar dicha correlación con transferencia de masa se reemplazan los números adimensionales equivalentes para el fenómeno que se busca estudiar.
Los datos del problema son:
Longitud del tubo 1 ft (0,3048m)
Diámetro interno () 1 in (0,0254m)
Diámetro externo ( 2 in (0,0508m)
Velocidad másica en el anillo (G’) ()
Presión del...
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