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  • 7/28/2019 PrcticasIQ2012

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    TAMIZADO

    Prcticas de Ingeniera Qumica

    1. OBJETIVO

    Separacin de una mezcla de slidos en funcin del tamao de sus partculas mediante la

    operacin de tamizado y obtencin de la superficie especfica, el dimetro medio de las

    partculas y el nmero total de partculas de la muestra.

    2. TEORA

    2.1. Caracterizacin de partculas.

    Para partculas no regulares, el tamao se expresa habitualmente en funcin del dimetro de

    una esfera que guarde una cierta relacin con la partcula. La medida de tamao ms frecuente

    es el dimetro de la esfera con igual volumen que la partcula, Dv. Otra medida habitual o

    dimetro equivalente es el de una esfera con la misma relacin superficie-volumen que la

    partcula, Dp. De esta forma el tamao o dimetro equivalente de la partcula es, en funcin de

    su relacin superficie-volumen es:

    p

    p

    p

    S

    VD

    6= [1]

    Es inmediato comprobar que para una esfera Dp = D puesto que el cociente entre la superficie

    y el volumen de una esfera es 6/D. Las partculas slidas individuales se caracterizan adems

    por su forma. La forma de las partculas se expresa mediante su esfericidad, s, que se define

    como el cociente entre la relacin superficie-volumen de una esfera cuyo volumen sea igual al

    de la partcula y la relacin superficie-volumen de la partcula. Para una partcula esfrica de

    dimetro Dv, es claro que s = 1; para partculas no esfricas, la esfericidad se define como:

    pv

    p

    s

    SD

    V6= [2]

    Siendo, Dv, Sp y Vp el dimetro equivalente, la superficie y el volumen de la partcula

    respectivamente. Para la mayora de los materiales pulverizados, la esfericidad se sita entre

    0.6 y 0.8. Para materiales redondeados por la abrasin, puede llegar hasta 0.95. Obviamente,

    la esfericidad puede definirse tambin como el cociente entreDp yDv.

    2.2. Mezcla de partculas de varios tamaos

    En una muestra de partculas uniformes de dimetroDv, el volumen total de las partculas es

    m/, siendo m y la masa total de la muestra y la densidad de las partculas respectivamente.

    Puesto que el volumen de una partcula es Vp, el nmero total de partculas en la muestra es

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    pV

    mN

    = [3]

    La superficie total de las partculas es:

    ps

    pV

    mSN

    =

    6[4]

    En caso de se trate de una mezcla de partculas de varios tamaos, es preciso dividirla en

    fracciones de forma que cada una de ellas pueda considerarse formada por partculas de

    tamao aproximadamente constante. Para una densidad, , y esfericidad s, dadas, la

    superficie especfica total, A, se calcula como la suma de la de cada fraccin:

    =

    =

    +

    +

    =N

    i pi

    i

    spspsps D

    x

    D

    x

    D

    x

    D

    xA

    13

    3

    2

    2

    1

    1 6666

    K [5]

    Donde xi es la fraccin de la masa total a la que se ha asignado el dimetro medio piD . Este

    dimetro medio, que se toma como representativo de cada fraccin, se calcula como la media

    aritmtica de los tamaos de la mayor y la menor partcula del intervalo. (En la prctica, la

    media indicada se supone igual a la abertura media de la malla de los dos tamices entre los

    que se recoge cada fraccin.)

    El tamao medio de las partculas de una mezcla, puede definirse, si se conoce el nmero de

    partculas de cada fraccin, como una media aritmtica de los tamaos medios de cada

    fraccin:

    T

    N

    i

    pii

    N

    i

    i

    N

    i

    pii

    NN

    DN

    N

    DN

    D

    =

    =

    = += 1

    1

    1

    [6]

    Ms relevante en la prctica es el dimetro medio en masa:

    ==

    N

    ipiiW

    DxD1 [7]

    El dimetro medio en volumen se define segn la expresin siguiente:

    3/1

    13

    =

    =

    N

    i pi

    i

    VD

    xD [8]

    Finalmente, otra definicin utilizada con frecuencia es el dimetro medio volumen-superficie,

    SD , definido por:

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    =

    =

    =

    N

    i pi

    is

    S

    D

    xAD

    1

    16

    [9]

    El nmero total de partculas en una muestra se puede estimar a partir de los dimetrosmedios. El volumen de cualquier partcula es proporcional a su dimetro al cubo:

    3

    pDaV= [10]

    Siendo a un factor de forma distinto para cada geometra. Si se supone que a no depende del

    tamao de las partculas, el nmero de stas viene dado por:

    31

    3

    11

    V

    N

    i pi

    i

    DaD

    x

    aN

    ==

    =[11]

    3. EXPERIMENTACIN

    3.1. Tamices

    La figura 1 representa el tejido de un tamiz de malla cuadrada en el que se reflejan sus

    principales caractersticas fsicas.

    Fig. 1. Principales aractersticas de un tamiz:luz de malla (L), dimetro de hilo (d) y ancho de malla (m).

    El nmero de mallas por centmetro cuadrado o nmero de tamiz N se define a partir del

    ancho de malla (m = d + L):

    2

    2 1

    mN = [12]

    Los tamices han sido normalizados en los pases anglosajones segn las normas ASTM.

    (American Society for Testing and Materials) siguiendo una razn de aberturas

    4

    2 . (La seriecompleta se muestra en un Anexo.)

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    3.2. Tamizado y representaciones grficas

    Un anlisis de tamizado se realiza formando una pila de tamices patrn, colocando el de

    abertura ms pequea en el fondo y el de mayor luz de malla en la parte superior. La muestra

    se coloca sobre el tamiz superior, agitando mecnicamente la pila durante un tiempo definido,por ejemplo quince minutos. Se retiran las partculas retenidas en cada tamiz y se pesan

    convirtiendo la masa de cada uno de ellos en fracciones de lasa de la muestra total. Las

    partculas que pasan por el tamiz ms fino, se recogen en un colector situado al fondo de la

    pila.

    Los resultados del anlisis se tabulan para indicar la fraccin de masa sobre cada tamiz en

    funcin del intervalo de malla entre dos tamices. Puesto que las partculas de cualquier tamiz

    pasan a travs del tamiz inmediatamente superior, se necesitan dos nmeros para especificar

    el tamao de la fraccin retenida entre dos tamices consecutivos, uno para el tamiz a travs

    del cual pasa la fraccin y otro para el tamiz por el que sta es ya retenida. Este tipo de

    anlisis se denomina diferencial y se representa grficamente como la fraccin de masa dela muestra total retenida en funcin de la abertura de malla media entre las de los dos tamices.

    Se toma esta abertura media aritmtica como el tamao piD asignado a todas las partculas de

    la fraccin. Otra representacin habitual es el anlisis acumulativo, en el que se suman

    acumulativamente las masas de las fracciones individuales, comenzando por el tamiz superior

    y se representan frente a la abertura de malla del tamiz que retiene la ltima fraccin, Dp. La

    ordenada es, por tanto, la fraccin de la masa de muestra formada por partculas mayores que

    Dp.

    3.3. Realizacin de la prctica

    Se pesan unos 400 g de la muestra y a continuacin se elige y forma la pila de tamices. Se

    sugiere utilizar cinco o seis tamices elegidos en funcin de la hoja de especificaciones del

    fabricante. En funcin de los resultados de un primer tamizado, podra ser necesario modificar

    la pila. De todas formas, es preferible no utilizar pilas de ms de siete tamices.

    4. CALCULOS Y RESULTADOS

    Realizar las representaciones diferencial y acumulativa de los resultados obtenidos.

    Realizar el clculo de la superficie especfica media segn [5] y de la superficie total,

    multiplicando cada sumando de [5] por la masa de cada fraccin.

    Calcular el tamao medio de las partculas de acuerdo con las expresiones [7], [8] y [9].

    Estimar el nmero total de partculas de acuerdo con [11].

    Datos para el material: esfericidad, s = 0.83; parmetro de la ecuacin [10], a = 0.2;

    densidad real, = 2.6 kg L-1

    .

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    Anexo: Serie de tamices Tyler

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    TRANSFERENCIA DE MATERIA

    Prcticas de Ingeniera Qumica

    1. OBJETIVO

    Determinacin del coeficiente volumtrico de transferencia de materia para la absorcin de

    oxgeno en agua.

    2. TEORA

    La teora de doble pelcula de Lewis-Whitman, relaciona la velocidad de transferencia de un

    soluto a travs de una interfase con las diferencias de concentracin a ambos lados de lamisma. Utilizando las definiciones de los coeficientes individuales de transferencia de

    materia, se tiene que:

    '

    AoN = kppA = kp (pA - pAo) [1]

    '

    AoN = kccA = kc (cAo - cA) [2]

    Siendo 'AoN la densidad de flujo de soluto que atraviesa la interfase. Los gradientes de

    concentracin se han tomado en presiones parciales por el lado del gas y en concentraciones

    por el lado del lquido, que es lo adecuado para una transferencia gas-lquido. Habitualmente

    no se dispone de concentraciones en la interfase, pero en algunas situaciones simplificadas esposible utilizar directamente las expresiones [1] o [2] en lugar de recurrir a los coeficientes

    globales. La expresin, en funcin de las concentraciones en el lquido es:

    ( )' *Ao c A AN K c c= [3]

    Siendo Kc el coeficiente global de transferencia de materia y cA* la concentracin de soluto en

    un lquido hipottico que estuviese en equilibrio con el gas. Mediante clculos sencillos, es

    posible relacionar los coeficientes de transferencia globales con los individuales mediante la

    relacin de equilibrio. Suponiendo conocida la constante de la Ley de Henry (que relaciona la

    presin parcial en el gas con la concentracin en el lquido), la expresin que se obtiene es lasiguiente:

    1 1 1

    c p cK H k k

    = + [4]

    Cuando el soluto es un gas poco soluble, la constante de la Ley de Henry, que es la inversa de

    la solubilidad) es elevada. Por tanto, la expresin [4] se convierte en:

    1 1

    c cK k [5]

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    Esto se puede expresar tambin argumentando que la resistencia a la transferencia de materia

    es despreciable por el lado del gas para la transferencia de gases poco solubles. Por tanto, si se

    burbujea un gas poco soluble y de composicin conocida sobre un lquido, la concentracin

    de la interfase, cAo, es la de equilibrio con el gas y puede determinarse con facilidad.

    En estas condiciones, un balance de materia al lquido permite determinar la evolucin de laconcentracin de soluto en el mismo:

    ( )'A Ao c Ao Ad c

    N a k a c cd t

    = = [6]

    Siendo a la superficie de interfase por unidad de volumen de fase receptora. En el caso de

    un burbujeo de gas en el seno de un lquido sera la relacin entre la superficie total de las

    burbujas y el volumen de la fase lquida. La integracin de [6] conduce a:

    ( )ln constanteAo A cc c k a t = + [7]

    La constante de integracin sera funcin de la concentracin inicial de soluto (concentracin

    para tiempo cero) que en la prctica no ser nula.

    3. EXPERIMENTACIN

    Se trata de determinar el coeficiente individual de transferencia de oxgeno utilizando una

    columna de burbujeo con recirculacin interna consistente en un tubo cilndrico en el que se

    burbujea gas por la seccin anular, siendo la seccin circular interna la de recirculacin de

    lquido. El dimetro del tubo interior es de 42 mm.

    Inicialmente, se hace burbujear nitrgeno a travs del lquido para eliminar el oxgeno

    disuelto. Una vez desoxigenado el lquido, se mide la concentracin de oxgeno en funcin

    del tiempo con la ayuda de una sonda de oxgeno disuelto. La concentracin de oxgeno debe

    incrementarse desde valores prximos a cero hasta la concentracin de saturacin de oxgeno

    en agua, que es cs = 9.2 mg/L a 20C (en funcin de la temperatura del laboratorio tomar

    otros valores)

    A continuacin se hace pasar un caudal de aire que se mide utilizando un medidor de flujo

    msico calibrado para aire y que permite un caudal de hasta 25 L/min. (El dispositivo est

    calibrado para un gas concreto y el caudal de nitrgeno de arrastre, aunque pasa a travs delmismo sistema, no se mide realmente.)

    Para un tiempo elevado, la concentracin de oxgeno en el lquido tiende al valor de

    equilibrio. Es el valor de cAo a sustituir en [7].

    4. CALCULOS Y RESULTADOS

    Se hace pasar por cada uno de los dispositivos varios caudales de aire y se mide en cada caso

    la evolucin de la concentracin de oxgeno disuelto con el tiempo. Para cada uno de los

    caudales, la aplicacin de [7] permite determinar el producto kca mediante una regresin

    lineal.

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    Puesto que la superficie de interfase por unidad de volumen de lquido no es conocida no

    puede determinarse aisladamente el valor de la constante kc. Explicar pro qu cambia el

    coeficiente volumtrico de transferencia de materia con el caudal de gas y representar su valor

    frente a la velocidad lineal del gas en el tubo interior. Comparar tambin la solubilidad

    obtenida con los datos bibliogrficos que se suministran en la tabla del anexo.

    Anexo: Datos de equilibrio con oxgeno puro expresado como masa de oxgeno por cien

    gramos de agua a 101.3 kPa de presin total a varias temperaturas (C)

    Temperatura Concentracin Temperatura Concentracin

    0 0.006945 20 0.004339

    1 0.006756 21 0.004252

    2 0.006574 22 0.004169

    3 0.006400 23 0.004087

    4 0.006232 24 0.004007

    5 0.006072 25 0.003931

    6 0.005918 26 0.003857

    7 0.005773 27 0.003787

    8 0.005632 28 0.003718

    9 0.005498 29 0.003651

    10 0.005368 30 0.003588

    11 0.005246 35 0.003315

    12 0.005128 40 0.003082

    13 0.005014 45 0.002858

    14 0.004906 50 0.002657

    15 0.004802 60 0.002274

    16 0.004703 70 0.00185617 0.004606 80 0.001381

    18 0.004514 90 0.00079

    19 0.004426 100 0.00000

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    TEMPERATURA HMEDA

    Prcticas de Ingeniera Qumica

    1. OBJETIVO

    Determinacin de las condiciones de humedad del aire del laboratorio mediante la

    comparacin de la temperatura seca con la temperatura hmeda.

    2. TEORA

    La temperatura hmeda, tw, marca el lmite de enfriamiento de una pequea masa de lquido

    puesta en contacto con una masa relativamente grande de aire hmedo. La vaporizacin de unlquido requiere el aporte de su calor latente de cambio de estado, lo que provoca un

    enfriamiento de su masa. Al disminuir su temperatura, el lquido toma calor del gas

    circundante hasta que se alcanza el equilibrio. El calor que toma el lquido es:

    ( )oTThq = [1]

    Siendo T y To las temperaturas del aire y del lquido respectivamente. El enfriamiento por

    evaporacin, origina una densidad de flujo de calor igual al producto de la densidad de flujo

    de materia por el calor latente:

    ( )v x Ao Aq h k x x = [2]

    Donde la entalpa de vaporizacin se expresa por mol de agua evaporada. Igualando [1] y [2],

    se obtiene la relacin entre las fracciones molares y la diferencia de temperaturas:

    ( ) ( )Ao A ov x

    hx x T T

    h k =

    [3]

    Si la geometra del sistema es asimilable al modelo hidrodinmico de flujo alrededor de un

    cilindro se tiene, aplicando la analoga entre transmisin de calor y transferencia de materia,la relacin siguiente:

    2/3

    Prp

    x

    h Scc

    k

    =

    [4]

    Siendo cp el calor especfico molar (J mol-1

    K-1

    ). Sustituyendo [4] en [3], se obtiene la

    siguiente expresin:

    ( )

    ( )

    2/3

    Pr

    pAo A

    o v

    cx x Sc

    T T h

    = [5]

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    Por otro lado, para el sistema aire agua, se cumple aproximadamente la relacin de Lewis que

    establece que:

    1Pr

    3/2

    Sc

    [6]

    (El cociente entre los nmeros de Schmidt y Prandtl se conoce como nmero de Lewis.) Por

    ltimo, la fraccin molar xAo se determina a partir de la presin de vapor de equilibrio del

    agua:

    P

    px AoAo = [7]

    3. DISPOSITIVO Y PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

    El dispositivo consiste en una muselina empapada en agua a travs de la que circula aire

    impulsado por una trompa de vaco. Una T adicional permite determina la temperatura seca

    y el dispositivo se completa con un matraz o frasco lavador opcional con cido sulfrico cuyo

    objetivo es deshidratar completamente el aire antes de la medida de la temperatura hmeda.

    Se introduce en el matraz Erlenmeyer el lquido de experimentacin (agua) y la muselina, que

    debe de estar totalmente empapada, de forma que no presente reas secas en contacto con el

    gas. Se conecta el frasco lavador o matraz con cido sulfrico a la lnea, de forma que el aire

    que llegue a los termmetros est deshidratado. A continuacin se conecta la bomba o trompa

    de vaco y se mantiene en funcionamiento hasta que las lecturas de los dos termmetros se

    hayan estabilizado (una media hora debe de ser ms que suficiente). Se repita la medida sin

    deshidratacin, con el fin de determinar la humedad del aire del laboratorio.

    4. CALCULOS Y RESULTADOS

    Con aire seco (xA= 0), se anotan las temperaturas hmeda y seca (T y To). La composicin

    del vapor se supone que responde al equilibrio indicado por la ecuacin [7] y se determina por

    medio de [4] el valor del cociente:

    v x

    h

    h k [8]

    Con el valor obtenido en [8], se aplica de nuevo la ecuacin [4] para determinar xA a partir

    de los datos obtenido sin deshidratar el aire del laboratorio. Debe calcularse la humedad

    absoluta y relativa que responden a las definiciones siguientes:

    Humedad absoluta (Y) es la masa de agua contenida en la unidad de masa de aire seco. La

    humedad relativa, , es la cantidad de vapor de agua presente en el aire en comparacin con la

    mxima cantidad total posible para esa misma temperatura:

    Ao

    A

    pp= [9]

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    Datos:

    a) calor latente de vaporizacin del agua:

    hv = 10578 kcal/kmol a 19Chv = 10650 kcal/kmol a 12C

    b) calor especfico del vapor de agua:

    pc)

    = 0.46Ckg

    kcal

    c) calor especfico del aire seco:

    pc)

    = 0.24

    Ckg

    kcal

    d) Nmeros de Schmidt y Pradtl para el sistema:

    Pr = 0.74

    Sc = 0.58

    (El peso molecular medio del aire seco es 28.8 g/mol)

    Anexos: Tabla de presiones de vapor de agua y diagrama psicromtrico.

    Presiones de vapor de agua a distintas temperaturas

    Temperatura (C) Presin (kPa) Temperatura (C) Presin (kPa)

    0 0.6 25 3.2

    3 0.8 26 3.4

    5 0.9 27 3.6

    8 1.1 28 3.8

    10 1.2 29 4.0

    12 1.4 30 4.2

    14 1.6 32 4.8

    16 1.8 35 5.6

    18 2.1 40 7.4

    19 2.2 50 12.320 2.3 60 19.9

    21 2.5 70 31.2

    22 2.6 80 47.3

    23 2.8 90 70.1

    24 3.0 100 101.3

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    FLUJO EN LECHOS FIJOS YFLUIDIZACIN

    Prcticas de Ingeniera Qumica

    1. OBJETIVO

    Observacin del fenmeno de la fluidizacin y determinacin de la velocidad mnima de

    fluidizacin mediante la relacin entre la altura del lecho, la cada de presin en el mismo y la

    velocidad del agente de fluidizacin.

    2. TEORA

    Cuando un fluido se mueve a travs de un lecho poroso formado por partculas slidas encircunstancias tales que las partculas estn inmviles, la cada de presin entre los extremos

    del lecho viene dada por la ecuacin de Ergun:

    ( ) ( )2 2

    0

    2 3 3

    150 1 1.75 1o

    p p

    v vp

    L D D

    = + [1]

    Donde:

    p: cada de presin [Pa]

    : viscosidad del fluido [kg m-1 s-1]: densidad del fluido [kg m

    -3]

    v o: velocidad superficial del gas [m s-1

    ]

    : porosidad del lecho o tanto por uno de lecho vaco [adimensional]

    Dp: dimetro (equivalente) de partcula [m]

    L: longitud del lecho [m]

    La velocidad superficial es la que tendra el fluido si el lecho estuviese vaco y se relaciona

    con la velocidad media real en los intersticios por la ecuacin de continuidad (balance de

    materia):

    ov v= [2]

    Si la velocidad del fluido aumenta, a partir de la ecuacin [1] se obtiene que la cada de

    presin aumenta progresivamente debido al mayor rozamiento gas-slido. Si las partculas no

    se encuentran confinadas y el fluido circula desde abajo hacia arriba, llegar un momento en

    que stas comenzarn a moverse. Es decir, al aumentar la velocidad del fluido aumenta la

    energa que el fluido transfiere al slido pudiendo las partculas adquirir cierta movilidad.

    Para un rango de velocidades determinado, el lecho se comporta globalmente como un fluido

    de forma que un objeto menos denso que la suspensin flotar en l. Si el lecho se inclina la

    superficie permanecer horizontal como si se tratase de un lquido. El fenmeno se conoce

    como fluidizacin y el lecho se denomina lecho fluidizado.

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    La figura 1 representa los regmenes de fluidizacin en funcin de la velocidad superficial del

    fluido segn su clasificacin convencional. (Algunos pueden no aparecer en funcin de las

    propiedades del fluido y del lecho.)

    De izquierda a derecha las figuras corresponden a (1) lecho fijo en el que las partculas estn

    inmviles; (2) fluidizacin homognea o particulada (ms fcil de observar en sistemaslquido-slido) y que da lugar a una concentracin uniforme de partculas y a una expansin

    regular del lecho; (3) en sistemas gas-slido, por lo general, los lechos no son homogneos y

    tienen vacos importantes que, si son de un tamao pequeo, se denominan burbujas que se

    forman en la parte inferior del lecho, cerca del distribuidor y se elevan a travs del sistema,

    agitndolo; (4) cuando las burbujas de gas suben a travs de una columna tienden a unirse y

    en lechos de poco dimetro puede llegar cierto momento en que la burbuja formada sea tan

    grande como para ocupar toda la seccin transversal en una situacin que se denomina

    slugging o fludizacin segregada; (5-6) entre el lecho en burbujeo o slugging y el arrastre

    neumtico es posible o observar un rgimen de transicin el que las fluctuaciones de presin

    en el lecho son mximas y en el que parte del slido abandona el lecho (de ah la

    recirculacin); (7) para velocidades de gas muy elevadas, las partculas son arrastradastotalmente fuera del lecho en lo que se conoce como transporte neumtico.

    Figura 1. Regmenes de fluidizacin

    Una vez alcanzada la velocidad mnima de fluidizacin, vom, la cada de presin entre los

    extremos del lecho se mantiene prcticamente constante hasta el inicio del arrastre neumtico.

    En los regmenes de fluidizacin particulada y de burbujeo, la expansin del lecho es

    uniforme, con pocas oscilaciones, y puede seguirse bien de manera visual. La figura 2

    muestra las evoluciones de la altura del lecho y de la cada de presin en funcin de la

    velocidad superficial del fluido.

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    Figura 2. Cada de presin y

    En el momento en que comie

    presin a travs del lecho equi

    al fluido desalojado):

    ( ) (1 1s mfmf

    pg g

    L

    =

    Siendos la densidad del slimnima (tras la ligera expansi

    Combinando [1] y [3], la ecua

    superficial mnima vmf.

    ( )( )

    2 3

    150 1mf mf

    s

    p mf

    vg

    D

    =

    3. DISPOSITIVO Y PR

    El dispositivo experimental c

    cm de altura provisto de una e

    Las partculas de slido a flui

    para el propsito de esta prct

    la entrada del lecho, antes del

    manmetro permiten medir la

    se puede relacionar con la dif

    mediante la expresin:

    ( ) hgpp m = 21

    ltura del lecho en funcin de la velocidad su

    za la fluidizacin (fluidizacin mnima o inc

    libra el peso de los slidos (menos la fuerza

    )mf

    o,Lmf la altura del lecho que corresponde a ln inicial) y mf la porosidad del lecho en flui

    cin de Ergun permite relacionar mfcon la v

    2

    3

    1.75mf

    p mf

    v

    D

    +

    CEDIMIENTO EXPERIMENTA

    nsiste en un tubo de vidrio de 42 mm de di

    scala graduada para seguir la evolucin de la

    izar son esferas de vidrio. Se dispone de var

    ica pueden utilizarse nicamente las de 0.6

    distribuidor y en el tramo final, dos tomas co

    diferencia de presin. La diferencia de presi

    rencia de alturas de lquido en las dos ramas

    perficial del fluido

    ipiente), la cada de

    e flotacin debida

    [3]

    a fluidizacindizacin incipiente.

    elocidad

    [4]

    etro interno y 71

    altura del lecho.

    ios dimetros; pero

    m de dimetro. A

    nectadas a un

    nes p = p1 - p2,

    del manmetro

    [5]

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    En esta prctica m es la densidad del aire y la del agua (que es el fluido manomtrico), por

    lo que - m.

    El aire, agente de fluidizacin, procede de un compresor y pasa a travs de un medidor de

    flujo calibrado para aire. La viscosidad del aire a 20C es de 0.0181 cP. Utilizar una masa de

    partculas de 150 g.

    Atencin: las prdidas en el distribuidor no son despreciables.

    4. CLCULOS Y RESULTADOS

    En esta prctica se pretende determinar la cada de presin en funcin de la velocidad

    superficial para un lecho antes y despus del inicio de la fluidizacin (y en todo caso, antes de

    que comience el arrastre). La velocidad superficial se puede obtener a partir del caudal

    volumtrico y del dimetro del lecho, dl:

    2

    F

    4

    vo

    l

    v

    d

    = [6]

    La porosidad se puede determinar a partir del volumen del lecho:

    1p

    l

    V

    V= [7]

    donde Vl es el volumen del lecho y Vp el volumen ocupado por las partculas (masa/densidad).Si se conoce la masa de las partculas del lecho y su densidad (2.5 g/cm3), se puede

    determinar .

    Para distintos caudales de gas, se debe medir la cada de presin y la altura del lecho y

    determinar la velocidad superficial y la porosidad del lecho. Representar las grficas de cada

    de presin y altura de lecho frente a velocidad superficial e identificar la velocidad y altura

    que corresponden a la fluidizacin mnima. Calcular la porosidad del lecho en fluidizacin

    incipiente y compararlo con el resultado de aplicar la ecuacin [3].

    Para los datos que corresponden al rgimen de flujo en lecho fijo (anteriores al inicio de la

    fluidizacin), representar los datos experimentales utilizando las coordenadas de la grfica deErgun (que es una representacin de la ecuacin [1]).

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    Anexo: Grfico de Ergun