Lechos Porosos
Páginas: 38 (9436 palabras)
Publicado: 8 de agosto de 2012
Nomenclatura
q
Q
Flujo hidrodinámico en un poro. Flujo hidrodinámico en el medio poroso (micromodelo). Gradiente de presión. Viscosidad del fluido. Permeabilidad del medio poroso. Distancia intermodal. Área del lecho. Porosidad. Velocidad Darcy. Conductancia hidráulica en un poro. Presión en el nodo i, j. Porosidad Crítica Conductancia finita asociado a una red que posee una fracción p deenlaces. Función delta de Dirac Probabilidad de encontrar un enlace de red Largo del micromodelo
P
k
l
A
VD
g
pi , j
c
ga
p
L
1
Sumario
El objetivo experimental de este laboratorio fue calcular la permeabilidad de un lecho poroso sintético, el cual está constituido por una red regular, impresa entre dos placas de vidrio. Para este propósito se utilizóuna bomba la cual soporta altas presiones, hasta 1000 psi, con flujos pequeños, del orden de los mililitros. Se midió el flujo y el cambio de presión entre la entrada y salida de las placas de vidrio. Con los datos obtenidos se utilizó un método de gradiente conjugado para calcular las presiones nodales y así tener el campo de presión para luego obtener la permeabilidad las cuales fueron:
100%poros abiertos 90% poros abiertos 80% poros abiertos 60% poros abiertos
Kexperimental / m2
K teórica / m 2 Error Re lativo
5,37 1010 4,14 1010
3,54 1010 3,17 1010
NoHay
1,311010 2, 69 1010
3, 05 1010
NoHay
23%
10%
105%
El trabajo numérico fue un trabajo de ecuaciones lineales. Ya que el orden de las variables a despejar es de las cientos se utilizó unasolución matricial, en la cual están contenidas todas las ecuaciones individuales del balance de materia aplicadas a cada nodo. Para este tratamiento se utilizó “Matlab”. Se obtuvieron algunas de las variables independientes necesarias para resolver el sistema de ecuaciones, tales como distancia intermodal y área seccional mediante un software analizador de imágenes “Photoshop cs5”. Losresultados de este análisis fueron:
Largo Lecho [mm]±0.1 Alto Lecho [mm]±0.1 Largo de poros [mm]±0.1
94.1
32.3
3.60
También se analizó la porosidad de cada modelo con este software, estas porosidades fueron:
100% Poros abiertos 90% Poros abiertos 60% Poros abiertos
0.82
0.78
0.66
2
Índice
Introducción Objetivos Capítulo 1: Procedimiento Experimental
1.1.- Materiales yequipos de laboratorio 1.2.- Descripción de la bomba QLII-700-1K 1.3.- Método Experimental 1.3.1.- Montaje de la bomba QLII-700-1K 1.3.2.- Operación y Funcionamiento de la bomba 1.4.- Definición de variables a medir
5 6 6 8 8 9 9 10 15 16 16 18 19 21 23 16 16
Capítulo 2. Principios Teóricos
2.1.- Flujo Volumétrico en Poros de Sección Transversal Rectangular 2.2.- Permeabilidad en Lechos Porosos2.3.- Pérdida de carga en medios porosos 2.4.- Teoría de percolación
Capítulo 3. Tratamiento de datos
3.1.-Representación del Espacio Poros 3.2.-Simulación de Compactación
3
3.3.-Determinación de Permeabilidad 3.3.1.-Determinación de Permeabilidad Experimental 3.3.2.- Determinación de Permeabilidad Teórica 3.3.2.-Predicción de Permeabilidad en otros Micromodelos 3.4.-Determinación dela Curva Permebilidad-Porosidad
16 9 9 9 16 23 16 16 23 16 16
Capítulo 4.Resultados y Análisis
4.1.-Representación del Espacio Poros 4.2.-Simulación de Compactación
Apéndice
A.1.-Representación del Espacio Poros A.2.-Simulación de Compactación
Bibliografía
26
4
Introducción
En la actualidad el estudio del flujo en materiales porosos se ha tornado de gran relevancia, puesla mayoría de los procesos industriales presentan una etapa en la cual se tiene un flujo en un medio poroso, la cual es generalmente la más difícil de comprender y predecir. Este es el caso de la industria cuprífera, de gran relevancia para Chile, en donde se lleva a efectuar la lixiviación del cobre. Durante esta operación, un solvente líquido, el ácido sulfúrico en este caso, se pone en...
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Flujo hidrodinámico en un poro. Flujo hidrodinámico en el medio poroso (micromodelo). Gradiente de presión. Viscosidad del fluido. Permeabilidad del medio poroso. Distancia intermodal. Área del lecho. Porosidad. Velocidad Darcy. Conductancia hidráulica en un poro. Presión en el nodo i, j. Porosidad Crítica Conductancia finita asociado a una red que posee una fracción p deenlaces. Función delta de Dirac Probabilidad de encontrar un enlace de red Largo del micromodelo
P
k
l
A
VD
g
pi , j
c
ga
p
L
1
Sumario
El objetivo experimental de este laboratorio fue calcular la permeabilidad de un lecho poroso sintético, el cual está constituido por una red regular, impresa entre dos placas de vidrio. Para este propósito se utilizóuna bomba la cual soporta altas presiones, hasta 1000 psi, con flujos pequeños, del orden de los mililitros. Se midió el flujo y el cambio de presión entre la entrada y salida de las placas de vidrio. Con los datos obtenidos se utilizó un método de gradiente conjugado para calcular las presiones nodales y así tener el campo de presión para luego obtener la permeabilidad las cuales fueron:
100%poros abiertos 90% poros abiertos 80% poros abiertos 60% poros abiertos
Kexperimental / m2
K teórica / m 2 Error Re lativo
5,37 1010 4,14 1010
3,54 1010 3,17 1010
NoHay
1,311010 2, 69 1010
3, 05 1010
NoHay
23%
10%
105%
El trabajo numérico fue un trabajo de ecuaciones lineales. Ya que el orden de las variables a despejar es de las cientos se utilizó unasolución matricial, en la cual están contenidas todas las ecuaciones individuales del balance de materia aplicadas a cada nodo. Para este tratamiento se utilizó “Matlab”. Se obtuvieron algunas de las variables independientes necesarias para resolver el sistema de ecuaciones, tales como distancia intermodal y área seccional mediante un software analizador de imágenes “Photoshop cs5”. Losresultados de este análisis fueron:
Largo Lecho [mm]±0.1 Alto Lecho [mm]±0.1 Largo de poros [mm]±0.1
94.1
32.3
3.60
También se analizó la porosidad de cada modelo con este software, estas porosidades fueron:
100% Poros abiertos 90% Poros abiertos 60% Poros abiertos
0.82
0.78
0.66
2
Índice
Introducción Objetivos Capítulo 1: Procedimiento Experimental
1.1.- Materiales yequipos de laboratorio 1.2.- Descripción de la bomba QLII-700-1K 1.3.- Método Experimental 1.3.1.- Montaje de la bomba QLII-700-1K 1.3.2.- Operación y Funcionamiento de la bomba 1.4.- Definición de variables a medir
5 6 6 8 8 9 9 10 15 16 16 18 19 21 23 16 16
Capítulo 2. Principios Teóricos
2.1.- Flujo Volumétrico en Poros de Sección Transversal Rectangular 2.2.- Permeabilidad en Lechos Porosos2.3.- Pérdida de carga en medios porosos 2.4.- Teoría de percolación
Capítulo 3. Tratamiento de datos
3.1.-Representación del Espacio Poros 3.2.-Simulación de Compactación
3
3.3.-Determinación de Permeabilidad 3.3.1.-Determinación de Permeabilidad Experimental 3.3.2.- Determinación de Permeabilidad Teórica 3.3.2.-Predicción de Permeabilidad en otros Micromodelos 3.4.-Determinación dela Curva Permebilidad-Porosidad
16 9 9 9 16 23 16 16 23 16 16
Capítulo 4.Resultados y Análisis
4.1.-Representación del Espacio Poros 4.2.-Simulación de Compactación
Apéndice
A.1.-Representación del Espacio Poros A.2.-Simulación de Compactación
Bibliografía
26
4
Introducción
En la actualidad el estudio del flujo en materiales porosos se ha tornado de gran relevancia, puesla mayoría de los procesos industriales presentan una etapa en la cual se tiene un flujo en un medio poroso, la cual es generalmente la más difícil de comprender y predecir. Este es el caso de la industria cuprífera, de gran relevancia para Chile, en donde se lleva a efectuar la lixiviación del cobre. Durante esta operación, un solvente líquido, el ácido sulfúrico en este caso, se pone en...
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