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Operaciones Unitarias II2016
Ingeniera agroindustrial 1
INGENIERO:
AL E. DAZ CAMA
CURSO: OPERACIONES UNITARIAS II
SECCIN: B
ESCUELA: INGENIERA AGROINDUSTRIAL.
ALUMNOS:
CHICO MORALES, JEAN CARLOS.
CICLO: VII
AO: 2016
Ejemplo 3.6: (Diseo deuna torre de absorcinpara una mezcla gaseosaconcentrada).
Ao de la consolidacin
del Mar de Grau
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ndiceI) Introduccin
II) Objetivos
III) Anlisis
3.1) Consideraciones
3.2) Frmulas que se utilizara
IV) Resultados
V) Conclusiones
VI) Recomendaciones
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I) Introduccin
La absorcin de gases es una operacin en la que se pone en contacto una mezcla gaseosa
con un lquido, de manera tal de transferir, (en nuestro caso), un componente desde la
fase gaseosa a la fase lquida.La absorcin se lleva a cabo en platos perforados o torresempaquetados .En el primer caso, la transferencia de masa se lleva a cabo en cada plato
hasta alcanzar el equilibrio cada vez que se supone que la eficiencia es total. Para torres
empaquetadas, la trasferencia de masa se lleva a cabo a lo largo de toda la columna en
una base continua. La forma ms frecuente de la operacin consiste en hacer circular el
gas de lquido bajo un flujo de contracorriente, ya que se obtiene el mayor gradiente de
concentracin de esta manera, acelerando el proceso de absorcin.
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II) Objetivos
2.1. Objetivos Generales:
Es separar uno o ms componentes de una fase gaseosa por medio de una fase
liquida en la que los componentes a eliminar son solubles.
Aplicar los conocimientos bsicos de operaciones unitarias.
2.2. Objetivo Especfico:
Disear una torre empacada con anillos cermicos, para calcular la altura.
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Planteamiento del problema:
Ejemplo 3.6: Diseo de una torre de absorcin para una mezcla gaseosa concentrada.
Se desea disear una torre empacada con anillos cermicos de 25,4 mm para absorber
del aire mediante agua pura a 293 k y 1,013 x de presin absoluta. El gas deentrada contiene 20 % mol de y el que sale 2 % mol. El flujo de are inerte es 6,53 x
kg mol de aire/s y el flujo de agua inerte es 4,20 x kg mol de agua/s .El rea de
corte transversal de la torre es 0,0929 .Para diluido, los coeficientes de
transferencia de masa de pelcula a 293 k son para anillos de 25,4 mm (1pulg).
Donde son fraccin mol, son , fraccin mol, y , y son kg
totales de lquido o gas , respectivamente, por segundo por de corte transversal de
torre. Calcule la altura:
III) Anlisis:
3.1) Consideraciones:
Absorcin de mezclas concentradas en torres empacadas.
En la seccin anterior se estudiaron los mtodos simplificados de diseo para la absorcin
de gases diluidos en torres empacadas cuando las fracciones mol en las corrientes de gas y
de lquido eran inferiores aproximadamente 10%. Se obtienen entonces lnea deoperacin rectas y lneas de equilibrio casi rectas.
En mezclas gaseosas concentradas, la lnea de operacin, y casi siempre la lnea de
equilibrio tendr bastante curvatura y y pueden variar con los flujos totales
.Entonces las ecuaciones de diseo (3.44) a la (3.47) se debe integrar de forma grafica o
numrica:
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3.2) Frmulas que se utilizara:
Calculo :
Lnea de operacin considerando inertes:
Calculo de Gy:
Calculo de Gx :
Calculo de kya:
Calculo de kxa:
Calculo de la pendiente aproximada:
Para establecer la estimacin preliminar se hace (1-y) iM (1-y) y (1-x)iM (1-x)
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Calculo de V Y L:
IV) Resultados:
En el problema
Realizando un balance de materiales para el componente A.
En nuestro problema:
Datos
V' = 0.000653
L' = 0.042000
y1 = 0.200y2 = 0.020
x2 = 0.00
x1 = 0.003550
S = 0.0929
M(aire) = 29.00
M(SO2) = 64.10
M(H2O) = 18.00
02,01
02,01053,6
11020,4
20,01
20,01053,6
01
01020,4
4
1
1242
x
x
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Calculando la lnea de operacin:
Dnde:
Calculamos para y = 0.04 para la lnea de operacin.
x = 0.00033
X 0.02 0.04 0.07 0.13 0.2
y 0.00 0.00033 0.000852 0.002002 0.003557
Lnea de equilibrio: x y0 0
0.0000562 0.000658
0.0001403 0.00158
0.00028 0.00421
0.000422 0.00763
0.000564 0.0112
0.000842 0.01855
0.0014030.0342
0.001965 0.0513
0.00279 0.0775
0.0042 0.121
0.00698 0.212
0.01385 0.443
0.0206 0.682
0.0273 0.917
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0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 0.0035 0.004
Tomamos el punto y = 0.2 tambin x = 0.003557
El flujo molar V a partir de :
V = 0.000816
El flujo total es:
El flujo total de lquido es:
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Calculando
Para determinar la composicin en la interfaz para los valores de X y Y de unalnea de operacin para el punto y = 0.2, x = 0.00355 con una estimacin preliminar.
Con estos datos calculamos la pendiente :
Por lo tanto
25,07,00594,0 xyy GGak
82,0152,0
xx Gak
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0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006
De esto se tiene la ecuacin siguiente:
X 0.003557 0.004 0.005 0.006
y 0.2 0.1932 0.1779 0.1626
Calculando los valores de interseccin
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0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006
Datos con los nuevos puntos encontrados:
X 0.003557 0.004 0.005 0.006 0.00566
y 0.2 0.1932 0.1779 0.1626 0.16783
Entonces:
0.00566
0.16783
Con estos valores calculo el nuevo ajuste de los valores obtenidos calculando una
nueva pendiente:
0.00566
0.16783
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0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006
Calculo de la nueva pendiente:
Por lo tanto:
X 0.003557 0.004 0.005 0.006
y 0.2 0.1931 0.1775 0.1618
0.00566
0.1672
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Obtenemos los valores:
0.0556
0.1672
Datos con los nuevos valores:
X 0.003557 0.004 0.005 0.006 0.00566
y 0.2 0.1932 0.1779 0.1626 0.1672
Calculo de (1-y)
(1-y) = (1-0.2) = 0.8
Calculo de
Calculo de
Calculo de f(y)
Siguiendo el procedimiento para los siguientes datos tenemos que los valoresincrementan y conforman la siguiente grfica y la siguiente tabla.
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0.000
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
0.00E+00 1.00E-03 2.00E-03 3.00E-03 4.00E-03 5.00E-03 6.00E-03
0.000
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
0.00E+00 1.00E-03 2.00E-03 3.00E-03 4.00E-03 5.00E-03 6.00E-03
El valor se Z final es 1.6146
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V) Conclusin:
Interiormente en el diseo de la torre se tiene que trabajar con ajustes grficos cada vez
ms precisos para lograr los ajustes precisos.
Dependiendo del producto al que se desea evaporar de puede generar todos los ajustes
posibles para la torre de platos empacados en el cual se desea disear.
VI) Recomendaciones:
Tenemos que tener en cuenta que en la determinacin de los puntos que se
intersecan en cada pendiente, puede variar dependiendo de cada persona porque
esos puntos se hallan visualmente, tenemos que lograr hallar los puntos ms
exactos para que el valor de la altura final sea la correcta.