DETERMINACIàN DEL TAMAO DE PARTICULAS N5 0

Páginas: 8 (1983 palabras) Publicado: 3 de febrero de 2016
DETERMINACIÓN DEL TAMAÑO
DE PARTÍCULA (LECHOS RELLENOS)

1. OBJETIVOS.

1.1. OBJETIVO GENERAL.

Determinar el tamaño de partícula de un lecho relleno.

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

Conocer los parámetros que define un lecho fluidizado.

Determinar la fracción hueca ε.

Determinar la pérdida por fricción aplicando la ecuación general de balance de energía mecánica.

Determinar el tamaño departícula, usando la ecuación de Ergun.
 
2. MARCO TEÓRICO.

Un sistema de considerable importancia en ingeniería química y en otros campos de proceso es el lecho empacado o la columna empacada que se usa para un reactor catalítico de lecho fijo, para adsorción de un soluto, absorción simple, lecho de filtración, etc. El material que se empaca en el lecho puede consistir en esferas, partículasirregulares, cilindros o vario tipos de empaques comerciales.

En el análisis que sigue se supone que el empaquetamiento es uniforme en todos lados y que, si acaso hay acanalamiento, este es mínimo. La razón entre el diámetro de la torre y el diámetro del empaquetamiento debe ser mínimo de 8:1 a 10:1 para que los efectos de las paredes sean pequeños. En el enfoque teórico que se usa, la columna empacada seconsidera como un manojo de tubos torcidos con diferentes áreas de corte transversal.

2.1. FLUJO LAMINAR EN LECHOS EMPACADOS.

En las deducciones del flujo se usan ciertas relaciones geométricas para las partículas de lechos empacados. La fracción vacía o hueca ε de un lecho empacado se define como:

ε = (Volumen de huecos en el lecho)/(Volumen total del lecho)

La velocidad intersticial promedioen el lecho es v y se relaciona con la velocidad superficial v’, basada en el corte transversal del recipiente vacío, por medio de:

V = v ε
El radio Hidráulico rH se define como:

rH = (área de corte transversal disponible para el flujo)/(Perímetro mojado)

rH = (ε Dp) / (6 (1- ε))

Para lechos empacados Erguí define el número de Reynolds como:

NRe,p = (Dp v’ ρ)/((1-ε) μ)

Para flujo laminar,la ecuación de Hagen – Poiseuille puede combinarse con la ecuación para rH y la ecuación de velocidad superficial para dar:

ΔP = (72 μ v’ ΔL (1 – ε)2) / (ε3 Dp2)

El verdadero ΔL en más largo debido a la trayectoria tortuosa y el uso del radio hidráulico predice una v’ demasiado grande. Los datos experimentales muestran que la constante debe ser 150, que da la ecuación de Blake – Kozeny para elflujo laminar, las fracciones de vacío de menos de 0.5, el diámetro de partícula efectivo Dp y NRe,p < 10.

ΔP = (150 μ v’ ΔL (1 – ε)2) / (ε3 Dp2)


2.2. FLUJO TURBULENTO EN LOS LECHOS EMPACADOS.

Para el flujo turbulento se obtiene la siguiente ecuación:

ΔP = ( 3 f ρ (v’)2 ΔL (1 – ε)) / (ε3 Dp)

Para el flujo sumamente turbulento, el factor de fricción puede aproximarse a un valor constante.Además, se supone que todos los lechos empacados deben tener la misma rugosidad relativa. Los datos experimentales indican que 3 f = 1.75. Por consiguiente, la ecuación final para el flujo turbulento para NRe,p > 1000, que se llama ecuación de Burke – Plummer, se convierte en:

ΔP = (1.75 ρ (v’)2 ΔL (1 – ε)) / (ε3 Dp)

Al sumar la ecuación para flujo laminar y la ecuación para flujo turbulento, Erguípropuso la siguiente ecuación general para números de Reynolds bajos, intermedios y altos que se ha verificado experimentalmente:

ΔP = (150 μ v’ ΔL (1 – ε)2) / (ε3 Dp2) + ( 1.75 ρ (v’)2 ΔL (1 – ε)) / (ε3 Dp)

Factores Forma.

En los lechos empacados, muchas partículas suelen tener forma irregular, el diámetro equivalente de una partícula se define como el diámetro de una esfera que tuviera el mismovolumen que esa partícula. El factor de esfericidad Φs de una partícula se define como la razón entre el área superficial de esa esfera (que tiene el mismo volumen que la partícula) y el área superficial real de la partícula.

Dp = Φs Desfera
2.3. BALANCE GENERAL DE ENERGÍA MECÁNICA.

Un tipo de balance de energía más útil para el flujo de fluidos, en especial de los líquidos, es una...
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