Modelo matemático de un absorbedor



MODELO MATEMÁTICO DE UN ABSORBEDOR DE TANQUE AGITADO CON BURBUJEO DEL GAS








Grupo 4:

Veronica Morales Correa
Jenny Marcela Palácio Osorio
Yury Marcela Duque Quintero
Maria Camila Cruz Márquez






Profesor:

Heberto Tapias García.





Asignatura:

Matemáticas Aplicadas para Ingeniería Química





UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
Facultad de ingenieríaMedellín-Antioquia
04/10/2013
PROBLEMA 1
Formule un modelo matemático para un absorbedor de tanque agitado como el que se ilustra en la figura 1, para absorber amoniaco de una corriente de aire, usando agua como solvente. El aire se alimenta continuamente y se dispersa en burbujas en el fondo del tanque. El agua se alimenta continuamente en el tope y por el fondo se retira la soluciónproducto.

Figura 1. Esquema de absorbedor de tanque agitado con burbujeo.

CONSIDERACIONES
2
3
Transferencia de masa convectiva
El contacto entre las dos fases produce la transferencia del amoniaco de la fase gaseosa a la fase liquida
Ausencia de reacción química en el proceso de absorción
La operación de absorción ocurre en estado estacionario
La fase continua es la líquida y la fasedispersa es la gaseosa
La operación de absorción ocurre de forma continua
El contacto entre ambas fases ocurre en contracorriente. El flujo de agua desciende desde el tope del tanque de burbujeo y la mezcla gaseosa asciende desde el fondo del mismo
El tanque de burbujeo opera adiabáticamente, por tanto no hay pérdidas de calor del sistema hacia los alrededores
El gas de entrada está saturado devapor de agua
La mezcla gaseosa a la entrada está compuesta por: Aire y amoniaco
El fluido líquido que ingresa en el tanque (agua) es una sustancia pura
Transferencia de masa unidimensional, en dirección axial
No existe variación radial de la concentración media de la sustancia a transferir, sólo existe variación con la altura
El rompimiento de las burbujas de gas y la colisión entre ellas esdespreciable.
Se desprecia el efecto de coalescencia entre burbujas de gas
Las burbujas de la fase gaseosa se asumirán de forma esférica y de igual tamaño
El sistema opera a presiones bajas (≤ a 2 atm) por lo que la mezcla gaseosa se comporta de forma ideal
El gradiente de velocidad es despreciable
La caída de presión en el tanque es despreciable
Las líneas de flujo de materia tienen ladirección z
La distancia entre el nivel de la fase liquida y la salida del gas tiene las dimensiones suficientes para que la burbuja de gas al salir no arrastre líquido
El tanque de burbujeo agitado es cilíndrico, de sección transversal circular constante
El tanque agitado es lo suficientemente profundo y el tiempo de contacto entre las fases es relativamente grande
La velocidad del agitador esmoderada y constante de tal manera que no afecta la forma de las burbujas de gas
El agitador será un impulsor múltiple con turbina de hoja plana en disco
La resistencia a la transferencia de masa en la fase gaseosa es insignificante comparada con la que ofrece la fase líquida, por lo tanto la fase líquida es quien controla la transferencia de masa
Estado de referencia: temperatura 25°C, presión 1atm, los estados de agregación son líquido para el agua, y gaseoso para el amoniaco y el aire


VARIABLES FUNDAMENTALES

Para determinar que fenómenos están presentes en el sistema consideremos los tres fenómenos de transporte:
Masa: sí, porque hay transferencia de masa debido al fenómeno de absorción física.

Energía: Si, por la diferencia de temperaturas en los flujos de entrada.Cantidad de movimiento: No, dado que el gradiente de velocidad en la dirección radial es insignificante

Las variables características de la masa son la densidad tanto del líquido como del vapor, flujos másicos, concentración y la difusividad; para la energía las variables son la temperatura, entalpía, flujos, capacidades calóricas.


VOLÚMENES DE CONTROL

Volumen de control en la fase...