Lechos Porosos

INDICE

INTRODUCCIÓN ---------------------------------------------------------------------------04

OBJETIVOS ----------------------------------------------------------------------------------05

FLUJO A TRAVES DE LECHOS POROSOS ---------------------------------------05

POROSIDAD --------------------------------------------------------------------------------06

ESFERICIDAD ------------------------------------------------------------------------------06

FLUJO LAMINAR---------------------------------------------------------------------------09

FLUJO TURBULENTO--------------------------------------------------------------------09

FLUIDIZACION------------------------------------------------------------------------------10

DISCUSIONES ------------------------------------------------------------------------------12

CONCLUSIONES ---------------------------------------------------------------------------12

RECOMENDACIONES --------------------------------------------------------------------12

BIBLIOGRAFIA -----------------------------------------------------------------------------13

INTRODUCCION:

Se considera un lecho granular de partículas a través del cual asciende un fluido. Se acepta que las partículas sólidas que componen el lecho son independientes; estando soportadas sobre una placa porosa o parrilla. Mientras el fluido circule por el lecho y las partículas estén fijas, la pérdida de carga se podrá calcular mediante la ecuación de Ergun. Al aumentar la velocidad del fluido se observa cómo aumenta gradualmente la pérdida depresión, de manera que si se representa en papel doble logarítmico la pérdida de presión frente a la velocidad de entrada del gas, se observa una recta de pendiente aproximadamente igual a uno, tramo correspondiente al primer término de la ecuación de Ergun para régimen laminar. Al seguir aumentando la velocidad del fluido, la pendiente se hace igual a dos, que corresponde al segundo término de la ecuación de Ergun. Si se sigue aumentando la velocidad se llega a un punto en el que ΔP es máxima, correspondiente a la velocidad mínima de fluidización (donde ΔP es igual al peso de las partículas, W, entre la sección transversal del lecho). Las partículas empiezan a moverse y al aumentar la velocidad del fluido el lecho se expansiona mientras ΔP permanece prácticamente constante; las partículas están en forma de lecho fluido. Si la velocidad del fluido aumenta todavía más, las partículas empiezan a ser arrastradas por éste y acaba por desaparecer del lecho: zona de elutriación. Fluidización La aparición de ΔPmax se debe a que al iniciar la fluidización, el fluido tendrá que romper las posibles agregaciones de partículas que se vayan formando.

OBJETIVO:

Brindar buena información sobre temas de, flujo a través de lechos porosos, porosidad, esfericidad, diámetro equivalente, flujo laminar y turbulento y fluidización.

FLUJO A TRAVES DE LECHOS POROSOS:

Se entiende por medio poroso a “un sólido o arreglo de ellos con suficiente espacio abierto dentro o alrededor de las partículas para permitir el paso de un fluido”

APLICACIONES

Flujo del crudo, drenaje de aguas en el suelo, filtración, flujo de fluidos en reactores o lechos empacados, fluidización, intercambio iónico.

POROSIDAD:

Estudio conceptual del medio poroso: Considerado como un sólido continúo con poros en su interior medio poroso consolidado (permeable o impermeable). Considerado como una colección de partículas sólidas en un lecho empaquetado medio poroso no consolidado.

Relación entre volumen hueco y volumen total del medio poroso

∈=(VOLUMEN HUECO)/(2VOLUMEN TOTAL)≡(AREA HUECA)/(2aAREA TOTAL)

Velocidad Intersticial (Vi): Caudal por unidad de área hueca en el medio poroso.

Vi=Q/(Ahueca )≡Q/(£Atotal )

ESFERICIDAD:

Se define como el factor de semejanza a la geometría de una esfera. Es la relación entre la superficie externa de la esfera con el mismo volumen que la partícula y la superficie de la partícula.

φ=(superficie de esfera)/(superficie de una particula)

Algunos valores de esfericidad:

Esfera 1

Cubo 0.81

Cilindro (h=d) 0.84

Arena de playa 0.86

Anillos Raschig 0.26-0.53

Tamaño de partícula:

Para esferas su tamaño está dado directamente por su diámetro. Para otras geometrías irregulares el tamaño de diámetro promedio se determina:

Para partículas grandes > 1mm:

- Se pesa un número de partículas dado y mediante su densidad se determina el diámetro equivalente de las mismas

- Se determina el volumen desplazado de fluido en un cilindro al introducir un número conocido de partículas no porosas

- Se mide directamente con un vernier o micrómetro

Para todos los casos se determina un diámetro equivalente a una esfera para un mismo volumen de esfera y de partícula. El volumen de una esfera es:

Vesfera=4πR³/(3 )≡πD²/(6 )

Cuando un fluido pasa a través de un cuerpo existe una fuerza de arrastre (FD, drag force) que es proporcional a la cantidad de movimiento y como los términos de pérdidas por fricción se escriben como:

FD=(CD.V^2.P.A)/(2 )

Donde:

ρ: es la densidad el fluido

A: es el área frontal o de fricción del sólido. Para esfera,

42DA

CD: es el coeficiente de arrastre o rozamiento

El coeficiente de rozamiento para una esfera se puede obtener del gráfico:

Para cualquier valor de Re:

CD=(2.25/█( 0.31@Re)+0.358Re^0.36)3.45

Diámetro equivalente (De):

Es el diámetro de aquella esfera que tiene el mismo volumen que la partícula.

FLUJO LAMINAR:

Cuando el gradiente de velocidad es bajo, le fuerza de inercia es mayor que la de fricción, las partículas se desplazan pero no rotan, o lo hacen pero con muy poca energía, el resultado final es un movimiento en el cual las partículas siguen su trayectoria definidas y todas las partículas

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