Convección Flujo Interno

INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA
"JOSÉ ANTONIO ANZOÁTEGUI"
EL TIGRE-ESTADO ANZOÁTEGUI
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

ÍNDICE





INTRODUCCIÓN
 
En el siguiente trabajo se considerará el estudio de transferencia por convección para flujo interno. ebido a que el equipo para un contactor de etapas finitas consiste de una serie de unidades individualesinternas interconectadas o etapas, un estudio del conjunto es realizado mejor sobre la base de las características del flujo y transferencia de masa en cada etapa individual. Entonces para un contactor de platos perforados, de válvula o de casquetes de burbujeo, cada plato puede ser considerado como una unidad individual, y el diseño total requiere un análisis del paso de la operación de un plato aotro. En un contactor de etapa diferencial, tal como una columna empacada, la operación de contacto puede considerarse como ocurriendo continuamente a través de la unidad, desde que no se han fijado puntos de división física en secciones finitas. El análisis total para un contactor de etapas diferenciales, entonces, puede basarse sobre una longitud diferencial o altura.
Las torres de platos sonparticularmente muy usadas en comparación a las torres empacadas cuando pueden ocurrir  fluctuaciones en la velocidad del líquido o vapor, o cuando se anticipan grandes cambios en la capacidad total de la columna. El líquido contenido en cada plato hace a los contactores de etapas finitas apropiado para casos donde se debe dar tiempo para una reacción química, tal como en una torre de absorción paraproducir ácido nítrico mediante absorción y reacción acuosa de dióxido de nitrógeno. Los problemas de pobre distribución de líquido o gas encontrados a varias capacidades de carga con torres empacadas pueden ser evitados con torres de platos, y las torres de platos son usualmente fáciles de limpiar cuando son involucrados depósitos de sólidos. De otro lado, las torres empacadas a menudo puedenser operadas con más baja caída de presión que las unidades de platos lo cual puede ser una mayor ventaja para casos de servicio a alto vacío, y el costo de una torre empacada capaz de hacer el servicio equivalente es a menudo considerablemente menor que el de una torre de platos.
El diseño de la mayoría de equipos de transferencia de masa requiere la evaluación del número de etapas teóricas ounidades de transferencia. Sin embargo, otras decisiones importantes, deben hacerse en el diseño del equipo de transferencia de masa. En este trabajo se tratará los factores de diseño para contactores de etapas finitas relacionándolos con las características operacionales del equipo. 

1. TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN PARA FLUJO INTERNO
1.1. Consideraciones hidrodinámicas
1.1.1.Condiciones de flujo
Considérese flujo laminar en un tubo circular de radio r0 (Fig.1), donde el fluido entra al tubo con velocidad uniforme. Cuando el fluido hace contacto con la superficie, los efectos viscosos se vuelven importantes y se produce una capa límite al aumentar x. este desarrollo ocurre a expensas de una región de flujo no viscoso que se contrae y concluye con la unión de la capa límitecon la capa central, después de esta unión los efectos viscosos se extienden sobre toda la sección transversal y el perfil de velocidad ya no cambia al aumentar x. Se dice entonces que el flujo está completamente desarrollado, y la distancia desde la entrada hasta el movimiento en que esta condición se alcanza se le denomina longitud hidrodinámica de entrada, xcd,h.








Fig. 1Desarrollo de la capa límite hidrodinámica laminar en un tubo circular.
Como se muestra en la figura 1, el perfil de velocidad completamente desarrollado es parabólico para el flujo laminar en un tubo circular. En el caso de flujo turbulento, el perfil es más plano debido a la mezcla turbulenta en la dirección radial.
El número de Reynolds para flujo en un tubo circular se define como:



Donde...