Columna de relleno

UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA

COLUMNA DE RELLENO

ANGELA CALDERÓN, JHON HERNÁNDEZ, ELIZABETH PÁEZ, ANGIE PERTÚZ

RESUMEN

En este informe se explica unos de los sistemas de interés para la ingeniería química, la columna de relleno, se muestra como se realizó este experimento que tiene como objetivo poner en práctica los conceptos sobre factor de fricción, radio hidráulico, entre otros.

INTRODUCCIÓN

Diversas operaciones en ingeniería requieren el flujo de fluidos a través de lechos empacados con partículas de formas variadas. Es el caso de la filtración, el intercambio iónico y las reacciones heterogéneas en reactor catalítico. En otras ocasiones el flujo es bifásico como sucede en la absorción liquido-gas.

Los lechos empacados pueden ser: Fijos o fluidizados. En los primeros el flujo es descendente; si es ascendente su velocidad no es suficientemente alta como para arrastrar el material de empaque, En lechos fluidizados, en cambio la velocidad del fluido ascendente, es tal que las partículas del lecho pierden contacto entre sí.

MARCO TEÓRICO

El flujo en un lecho empacado es complejo, en cuanto a que los pasajes para el fluido son tortuosos, de diámetro no uniforme y no atraviesan todos ellos el lecho.

En términos generales existen dos métodos teóricos para el estudio en lechos porosos. En que se aplica aquí representa la columna de relleno como un conjunto de objetos sumergidos, estos pueden ser esferas, cilindros y diversos tipos de rellenos.

Se supone que el relleno es uniforme en todas partes, el diámetro del relleno es pequeño en comparación del diámetro de la columna que lo contiene y que el diámetro de la columna es constante.

La definición de radio hidráulico es [pic 1]

[pic 2]

Donde  es la fracción de huecos, que es la fracción del volumen del lecho que no está ocupada por las partículas y  es la superficie mojada por unidad de volumen de lecho.[pic 3][pic 4]

La magnitud  se relaciona con la superficie específica  que es la superficie total de las partículas/volumen de las partículas;[pic 5][pic 6]

[pic 7]

La magnitud  es utilizada para determinar el diámetro medio de la partícula:[pic 8]

[pic 9]

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Al realizar los ejercicios para el cálculo del radio hidráulico, radio medio entre otros, se hallaron los datos correspondientes al área de superficie mojada y al volumen total de los huecos, para poder hallar estos datos se llevó a cabo un experimento en el cual se midió el diámetro de un cilindro lo suficientemente grande para albergar un gran número de canicas a las cuales posteriormente se les midió el radio.

Una vez realizado esto, se procedió a llenar el vaso con agua y hallar su volumen, con los datos obtenidos se realizaron los cálculos necesarios para hallar el área de superficie mojada y el volumen total de los huecos.

CÁLCULOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS

Para determinar el volumen de huecos utilizamos la ecuación:

[pic 10]

Donde V inicial es el volumen ingresado en el recipiente sin canicas y V final el volumen ocupado por las canicas; se tiene como resultado que:

[pic 11]

[pic 12]

Se tiene que el diámetro del cilindro, la altura del cilindro y el diámetro de las esferas son:

...