Fluidización Final 2016 Condor

8/17/2019 Fluidización Final 2016 Condor

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FLUIDIZACIÓN

Laboratorio de Ingeniería Química II

PROFESOR :

ING. CONDORH!"!N CCORI"!#!$ CES!RIO



RES"ENE% ob&eti'o de %a (r)ctica e* obtener %a cur'a de %a (erdida de (re*ione*e+(erimenta% ,ue o-rece un %eco de (artícu%a* de arena cuando circu%a

agua en una co%umna de 'idrio (íre+. !*í mi*mo$ e*timar e*ta caída de(re*i/n (or %a* ecuacione* de "a+ Le'a$ Ergun$ Carman01o2en3 3com(arar con %o* re*u%tado* e+(erimenta%e*. La* condicione* de %aboratorio corre*(onden a una tem(eratura de 56 o

C 3 una (re*i/n de 789 mmHg.

E% u&o de agua 'aría de ;.<=8 a >6.95 $ en un tubo de 85.9 mm dedi)metro interno. La caída de (re*i/n en %eco de (artícu%a* 'ari/de*de ?.59 1g-@m5 a*ta 5>5.>8 1g-@m5

La* ecuacione* te/rica* *e obtu'ieron de*'iacione* (romedio* de <6.?<$5<.?8$58.=9 A.

.



INBRODCCIONLa uidi2aci/n *e da cuando una corriente de uido atra'ie*a un %eco

de */%ido* granu%are*$ cu3o tamao de (artícu%a 'aría entre %ímite*e*treco*. Cuando %a* (rdida* de (re*i/n *e acer,uen a% 'a%or de%(e*o de% %eco (or unidad de *u(ercie de *ecci/n tran*'er*a% a% u&o$%a* (artícu%a* */%ida* comien2an a mo'er*e 3 con*titu3e e% (roce*o deuidi2aci/n. La uti%i2aci/n de e*te (roce*o e* mu3 am(%ia$ comien2a en %a indu*triade% (etr/%eo con e% de*arro%%o de% cracing cata%ítico en %ecouidi2ado. La uidi2aci/n *e uti%i2a en otro* (roce*o* cata%ítico*$ ta%e*como *ínte*i* de acri%onitri%o$ (ara %%e'ar a cabo reaccione* ga*0*/%ido.Lo* %eco* uidi2ado* *on u*ado* (ara %a to*taci/n de minera%e*$

*ecado de */%ido* no* 3 ad*orci/n de ga*e*. .



PRINCIPIOS BEORICOSFLUIDIZACIÓN

La uidi2aci/n e* una o(eraci/n unitaria ,ue in'o%ucra contacto directo entre(artícu%a* */%ida* namente di'idida*$ cu3o* di)metro* *e encuentran entre %ímite*e*treco*$ 3 uido* ta%e* como e% ga* o %í,uido. n %eco de (artícu%a* em(ie2a auidi2ar cuando %a -uer2a de arra*tre debida a% u&o e* igua% a% (e*o de *ta*.

MECANISMO DE FLUIDIZACIÓN Con-orme aumenta %a 'e%ocidad de% uido 3 %a (rdida de (re*i/n$ %a ca(a *e di%ata 3%a o*ci%aci/n de cada una de %a* (artícu%a* aumenta en 'e%ocidad 3 am(%itud. E%recorrido %ibre medio de %a* (artícu%a* entre co,ue 3 co,ue aumenta a% crecer %a'e%ocidad de% uido. Para%e%amente$ aumenta %a (oro*idad de% %eco.

E*ta e+(an*i/n de% %eco contina a% *eguir aumentando %a 'e%ocidad de% uido$a*ta ,ue cada (artícu%a *e com(orta como un ente indi'idua% cu3o*de*(%a2amiento* no *e 'en im(edido* (or %a acci/n de cua%,uier otra (artícu%a */%ida.



FLUJO A TRAVÉS DE LECHOS RELLENOSE% com(ortamiento de un %eco re%%eno 'iene caracteri2ado(rinci(a%mente (or %a* *iguiente* magnitude*:

Porosidad del lecho o fracción de huecos, ε:Para (artícu%a* e*-rica* m- e*t) com(rendida entre ;$6 3 ;$68$aumentando %igeramente a% di*minuir e% tamao de %a* (artícu%a*. Setiene una corre%aci/n (ara determinar %a (oro*idad en e% %ecouidi2ado:

Ho: a%tura de% %eco e*t)ticoH: a%tura de% %eco e+(andido ;: (oro*idad de% %eco e*t)tico

!% comen2ar %a uidi2aci/n$ e% %eco *e e+(an*iona ante* de comen2ar%a uidi2aci/n 'erdadera 3 %a (oro*idad aumenta con re*(ecto a %o de%%eco e*t)tico.



Esfericidad de una ar!"cula, : E* %a medida m)* ti% (ara caracteri2ar %a -orma de (artícu%a* no e*-rica*e irregu%are*.Se dene como:

La e*-ericidad de %a* (artícu%a* 3 %a (oro*idad de% %eco e*t)nre%acionada*. Dica re%aci/n *e ob*er'a en %a *iguiente gr)ca:



TAMAÑO DE PARTÍCULAS (Dp)

En e% ca*o de ,ue *e di*(onga de una di*tribuci/n de tamao* de(artícu%a*$ abría ,ue denir un tamao de (artícu%a (romedio.E*ta denici/n conduce a %a e+(re*i/n:

Donde +i e* %a -racci/n m)*ica en un inter'a%o de tamao*.

PÉRDIDA FRICCIONAL PARALECHOS RELLENOS

La re*i*tencia a% u&o de un uido a tra'* de %o* ueco* de un %eco de*/%ido* e* %a re*u%tante de% ro2amiento tota% de toda* %a* (artícu%a* de%%eco. E% ro2amiento tota% (or unidad de )rea e* igua% a %a *uma de do*

ti(o* de -uer2a:<.0 Fuer2a* de ro2amiento 'i*co*o5.0 Fuer2a* de inercia.Para e+(%icar e*to* -en/meno* *e acen 'aria* *u(o*icione*:La* (artícu%a* e*t)n di*(ue*ta* a% a2ar$ *in orientacione* (re-erente*. Boda* %a* (artícu%a* tienen e% mi*mo tamao 3 -orma.

Lo* e-ecto* de (ared *on de*(reciab%e*.



CAÍDA DE PRESIÓN EN UN LECHO ESTÁTICO

E+i*ten > ecuacione* ,ue de*criben %a caída de (re*i/n ,ue *u-re e% %ecoe*t)tico a% (a*o de un uido en u&o %aminar:

ECUACIÓN DE CA#$AN % &'ZEN(

E*ta ecuaci/n a *ido u*ada con +ito (ara ca%cu%ar %a (rdida de (re*i/n(ara u&o %aminar a tra'* de %eco* em(acado*$ origina%mente 1o2en3u*/ e% mode%o *im(%icado -ormado (or cierto nmero de tubo* ca(i%are*(ara%e%o* de igua% %ongitud 3 di)metro$ (ara de*cribir e% %eco em(acado.Fue Carman ,uien %uego de muco* re*u%tado* e+(erimenta%e* (ro(u*o 1 <=;

32

22 )1(180

ε ρ

ε µλ

f ckarman g Dp

LGs

P

−=∆



ECUACIÓN $A) % LE*A:

Lo* dato* e+(erimenta%e* de Le'a *e encontraban todo* e%%o* en %agama de nmero de Re3no%d* re%ati'amente grande*.

Le'a en *u* traba&o* (re*entado* mue*tra ,ue e% 'a%or de %a con*tante 15;;

ECUACIÓN +A#I % E#-UN:

Sabri 3 Ergun de*arro%%an otra corre%aci/n a n de (redecir %a caída de(re*i/n en %eco* em(acado*. !*umen ,ue %a (rdida en e% %ecoe*t)tico (uede *er tratada como una *uma de (rdida* 'i*co*a 3cintica.

Fue obtenida a&u*tando %o* dato* (ara e*-era*$ ci%indro* 3 */%ido*triturado*$ ta%e* como co,ue 3 arena.

( )32

222 1200

ε ρ

ε µλ

f c

Leva g Dp

LGs P

−=∆

3

2

32

22 )1(75.1)1(150

ε ρ

ε λ

ε ρ

ε µλ

f c f c

Ergun g Dp

LGs

g Dp

LGs P

−+

−=∆



En un lecho fuidizado $ %a -uer2a tota% de -ricci/n *obre %a* (artícu%a*debe *er igua% a% (e*o e-ecti'o de% %eco . Debido a un ba%ance de-uer2a* *e tieneJ

donde : 0KP e* %a caída de (re*i/n a tra'* de% %eco $ 3 g e* %a ace%eraci/n debida a %a gra'edad .

E*ta re%aci/n e* ')%ida de*de %a e+(an*i/n inicia% de% %eco a*ta,ue tiene %ugar e% tran*(orte de %o* *o%ido* .

g L

P f s ×−−=

∆−

))(1(

)(

ρ ρ ε



DEB!LLES

EPERI"ENB!LESa. $A/E#IALE+ ( E0UIP'+ Co%umna de 'idrio (íre+ de 8.59 cm de di)metro

interno 3 <>> cm de %ongitud. Co%umna reco%ectadora de */%ido* no*. Momba centrí-uga. Si*tema de ')%'u%a*. "an/metro en .

Berm/metro. Probeta* de <;; m% 3 < %. 1. P#'CEDI$IEN/' E)PE#I$EN/AL Se (rocede a medir %a a%tura de% %eco e*t)tico. Se ace uir un determinado cauda% de agua$ de

aba&o acia arriba en %a co%umna de uidi2aci/nJe% cauda% de% uido *er) regu%ado con una

')%'u%a. Para cada cauda%$ *e tomar)n medida* de a%turade %eco 3 'ariaci/n de %a (re*i/n.

Se tomar)n 'a%ore* aumentando e% cauda%cauda% a*cendente a*ta ,ue %a 'ariaci/n de(re*i/n *ea a(ro+imadamente con*tante.Luego$ *e ir) di*minu3endo e% cauda% cauda%de*cendente.





Densidad Aaren!e

Prueba < Prueba 5

2 ro1e!a 34. ?;.6 <<52 ro1e!a 5 arena 34. <87.5 5>?.6

*olu6en 36l. 8; <;;densidad

aaren!e3&47689.<>>9.;; <576.;;

aaren!ero6edio3&47689.

<>;8.;;

*

Dato* ca%cu%ado*: %a den*idad ab*o%uta 3 a(arente de %aarena

Densidad A1solu!a

Prueba < Prueba 5

2 ro1e!a 34. ?;.6 <<52 ro1e!a 5 a4ua 34. <5;.6 <75

*olu6en a4ua 36l. >< 9<2 ro1e!a 5 a4ua 5

arena 34.<8? 5>>.6

*olu6en a4ua 5 arena36l.

69 =8

densidad A1solu!a3 &47689. 587>.> 588=.>

A1solu!a ro6edio3 &47689.

5898.=;(oro*idad$ e*-ericidad 3 -actor -orma

orosidad 3ε. ;<=>

esfericidad 3?. ;.9?

fac!or for6a 3@. <.68





























Graca 5: a%tura de% %eco '* u&om)*ico

; 8 <; <8 5; 58 >; >8 6;;

;.;8

;.<

;.<8

;.5

;.58;.>

;.>8

;.6

;.68

al!ura del lecho Bs uo 6asico

de*cen*o

a*cen*o

-3&4768s.

G3c6.



Graca >: (oro*idad de% %eco '* u&o m)*ico

; 8 <; <8 5; 58 >; >8 6;

;.6;

;.68

;.8;

;.88

;.9;

;.98

;.7;

;.78

orosidad Bs - 3&4768s.

a*cen*o

de*cen*o

-3&4768s.

Porocidad e



Gra-ica 6: Com(araci/n de P ca%cu%ada* con %ae+(erimenta% a*cen*o

; ;.8 < <.8 5 5.8;.;;

<;.;;

5;.;;

>;.;;

6;.;;

8;.;;

9;.;;

7;.;;

=;.;;

?;.;;

P Bs -3&4768sH.ascenso

e+(erimenta%

carman

%e'a

ergun

- 3&4768s.

lecho



Gra-ica 8: Com(araci/n de P ca%cu%ada* con %a e+(erimenta%

de*cen*o

; ;.8 < <.8 5 5.8 > >.8 6;.;;;

5;.;;;

6;.;;;

9;.;;;

=;.;;;

<;;.;;;

<5;.;;;

<6;.;;;

<9;.;;;

<=;.;;;

5;;.;;;

P 3&4f768. Bs -3&4768<s.Hdescenso

e+(erimenta%carman

%e'a

ergun

-3&4768<s.

P



DISCSION DE RESLB!DOS





CONCLSIONES En %a cur'a de caída de (re*i/n 3 u&o m)*ico *e (re*entan do* 2ona*denida*$ e% %eco &o donde %a caída de (re*i/n aumenta con e% u&o 3 e%%eco uidi2ado donde %a caída de (re*i/n e* con*tante.

E% cambio de a%tura de% %eco$ con un aumento de% u&o m)*ico$ em(ie2aacer*e notorio cuando inicia %a uidi2aci/n$ adem)* %a cur'a de de*cen*o*e encuentra (or encima de %a cur'a de a*cen*o$ en %a 2ona de %eco &o.

En e% ca*o de un %eco &o$ con-orme *e de e% incremento de 'e%ocidad e* e%mtodo de Carman e% m)* recomendab%e (ara a%%ar %a* (rdida* de carga.

La (oro*idad de% %eco &o en e% de*cen*o e* ma3or ,ue %a (oro*idad de%%eco &o en e% a*cen*o debido a %a di*tribuci/n de*igua% de %a* (artícu%a* a%a*entar*e en e% de*cen*o de %a* (artícu%a*.



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