Determinación Experimental De Lechos Empacados
Páginas: 9 (2082 palabras)
Publicado: 8 de marzo de 2013
INSTITUTO TECNOLOGICO DE LÁZARO CÁRDENAS
Medición experimental de la caída de presión en lechos empacados.
INTEGRANTES:
Omar Alberto Cervantes Cárdenas
Eugenio de Jesús Bautista Sagrero
José Manuel Cebrero Ortiz
Michel Romero Flores
Ana Bertha De la Cruz Tapia
CD. LAZARO CARDENAS MICHOACAN A 07 DE ENERO DEL 2013.
PRÁCTICA 14
PRÁCTICA 14-------------------------------------------------
Medición experimental de la caída de presión en lechos empacados.
1. Objetivo
El alumno determina experimentalmente el gradiente de presión en un lecho empacado.
2. Introducción
Un sistema de considerable importante en ingeniería química y en otros campos de proceso es el lecho empacado o la columna empacada que se usa para una reactor catalítico delecho fijo, para adsorción de un soluto, absorción simple, lecho de filtración, etc. El material que se empaca en el lecho puede consistir en esferas, partículas irregulares, cilindros o varios tipos de empaques comerciales.
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 yel diámetro del empacamiento debe ser de un mínimo de 8:1 a 10:1 para que los efectos de las paredes sean pequeños. El enfoque teórico que se usa, la columna empacada se considera como un manojo de tubos torcidos con diferentes áreas de corte transversal. Para tubos rectos simples se usa para obtener los resultados para el manojo de tubos torcidos.
Fundamento teórico.
Flujo laminar enlechos empacados.
En las deducciones del flujo se usan ciertas relaciones geométricas para las partículas de los lechos empacados. La fracción vacía de un lecho empacado se define como
Ecuación 1:
ε= volumen de huecos en el lecho volumen total del lecho (huecos más sólidos)
La superficie de una partícula aᵥ en mˉ¹ se define como
Ecuación 2:
aᵥ=SpVpDonde Sp es el área superficial de una partícula en m² y Vp es el volumen de una partícula en m³.Para una partícula esférica,
Ecuación 3:
aᵥ=6Dp
Donde Dp es el diámetro en m. Para un lecho empacado de partículas que no son esféricas, el diámetro efectivo de partículas Dp se define como
Ecuación 4:
aᵥ=6aᵥ
Puesto que (1-ε) es la fracción de volumen de las partículasdel lecho,
Ecuación 5:
a= aᵥ1-ε=6aᵥ1-ε
Donde a es la razón entre el área superficial total del lecho y el volumen total del lecho (volumen vacío más volumen de partículas) en m ˉ¹.
Área superficial en el lecho empacado de cilindros.
Un lecho empacado está compuesto por cilindros que tienen un diámetro D = 0.02 m y una longitud h = D. La densidad general del lechoempacado global es de 962 kg/m³ y la densidad de los cilindros solidos es de 1600 kg/m³.
a) Calcule la fracción vacía ε.
b) Calcule el diámetro efectivo Dp de las partículas.
c) Calcule el valor a en la ecuación 5.
Solución:
Tomando 1.00 m³ de lecho empacado como base, la masa total del lecho es de (962 kg/m³) (1.00 m³) = 962 kg. Por tanto, el volumen de cilindros = 962kg/ (1600 kg/m³) = 0.601 m³. Usando la ecuación 1,
ε= volumen de huecos en el lecho volumen total del lecho (huecos más sólidos)
ε=1.000-0.06011.000=0.399
Para un diámetro efectivo de partícula, Dp del inciso (b), para un cilindro donde h = D, superficial de una partícula es
Sp=(2)πD24extremos+πDDlados= 32πD2
El volumen vp de una particula es
vp=πD2D4=πD34Al sustituir en la ecuacion 2,
aᵥ=SpVp= 32πD214πD3=6D
Por ultimo sustituyendo en la ecuacion 4,
Dp=6aᵥ= 66D=D=0.02 m
En consecuencia, el diametro efectivo que se debe usar es Dp = D = 0.02m.Para el inciso c) usando la ecuacion 5,
a=6Dp1- ε=60.021-0.0.399=180.3mˉ1
La velocidad intersticial promedio en el lecho es v m/s y se relaciona con la velocidad...
Medición experimental de la caída de presión en lechos empacados.
INTEGRANTES:
Omar Alberto Cervantes Cárdenas
Eugenio de Jesús Bautista Sagrero
José Manuel Cebrero Ortiz
Michel Romero Flores
Ana Bertha De la Cruz Tapia
CD. LAZARO CARDENAS MICHOACAN A 07 DE ENERO DEL 2013.
PRÁCTICA 14
PRÁCTICA 14-------------------------------------------------
Medición experimental de la caída de presión en lechos empacados.
1. Objetivo
El alumno determina experimentalmente el gradiente de presión en un lecho empacado.
2. Introducción
Un sistema de considerable importante en ingeniería química y en otros campos de proceso es el lecho empacado o la columna empacada que se usa para una reactor catalítico delecho fijo, para adsorción de un soluto, absorción simple, lecho de filtración, etc. El material que se empaca en el lecho puede consistir en esferas, partículas irregulares, cilindros o varios tipos de empaques comerciales.
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 yel diámetro del empacamiento debe ser de un mínimo de 8:1 a 10:1 para que los efectos de las paredes sean pequeños. El enfoque teórico que se usa, la columna empacada se considera como un manojo de tubos torcidos con diferentes áreas de corte transversal. Para tubos rectos simples se usa para obtener los resultados para el manojo de tubos torcidos.
Fundamento teórico.
Flujo laminar enlechos empacados.
En las deducciones del flujo se usan ciertas relaciones geométricas para las partículas de los lechos empacados. La fracción vacía de un lecho empacado se define como
Ecuación 1:
ε= volumen de huecos en el lecho volumen total del lecho (huecos más sólidos)
La superficie de una partícula aᵥ en mˉ¹ se define como
Ecuación 2:
aᵥ=SpVpDonde Sp es el área superficial de una partícula en m² y Vp es el volumen de una partícula en m³.Para una partícula esférica,
Ecuación 3:
aᵥ=6Dp
Donde Dp es el diámetro en m. Para un lecho empacado de partículas que no son esféricas, el diámetro efectivo de partículas Dp se define como
Ecuación 4:
aᵥ=6aᵥ
Puesto que (1-ε) es la fracción de volumen de las partículasdel lecho,
Ecuación 5:
a= aᵥ1-ε=6aᵥ1-ε
Donde a es la razón entre el área superficial total del lecho y el volumen total del lecho (volumen vacío más volumen de partículas) en m ˉ¹.
Área superficial en el lecho empacado de cilindros.
Un lecho empacado está compuesto por cilindros que tienen un diámetro D = 0.02 m y una longitud h = D. La densidad general del lechoempacado global es de 962 kg/m³ y la densidad de los cilindros solidos es de 1600 kg/m³.
a) Calcule la fracción vacía ε.
b) Calcule el diámetro efectivo Dp de las partículas.
c) Calcule el valor a en la ecuación 5.
Solución:
Tomando 1.00 m³ de lecho empacado como base, la masa total del lecho es de (962 kg/m³) (1.00 m³) = 962 kg. Por tanto, el volumen de cilindros = 962kg/ (1600 kg/m³) = 0.601 m³. Usando la ecuación 1,
ε= volumen de huecos en el lecho volumen total del lecho (huecos más sólidos)
ε=1.000-0.06011.000=0.399
Para un diámetro efectivo de partícula, Dp del inciso (b), para un cilindro donde h = D, superficial de una partícula es
Sp=(2)πD24extremos+πDDlados= 32πD2
El volumen vp de una particula es
vp=πD2D4=πD34Al sustituir en la ecuacion 2,
aᵥ=SpVp= 32πD214πD3=6D
Por ultimo sustituyendo en la ecuacion 4,
Dp=6aᵥ= 66D=D=0.02 m
En consecuencia, el diametro efectivo que se debe usar es Dp = D = 0.02m.Para el inciso c) usando la ecuacion 5,
a=6Dp1- ε=60.021-0.0.399=180.3mˉ1
La velocidad intersticial promedio en el lecho es v m/s y se relaciona con la velocidad...
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