ClubEnsayos.com - Ensayos de Calidad, Tareas y Monografias
Buscar

El Taller sedimentacion libre.


Enviado por   •  7 de Mayo de 2017  •  Tareas  •  1.366 Palabras (6 Páginas)  •  123 Visitas

Página 1 de 6

TALLER DE SEDIMENTACIÓN LIBRE[pic 1][pic 2]

UNIVERSIDAD DE CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA

MANEJO DE SOLIDOS

Castillo, Julieth – Velásquez, Yineth

VI SEMESTRE

INTRODUCCIÓN

El movimiento relativo entre una partícula y un fluido es un aspecto importante en las aplicaciones de algunas operaciones de la Ingeniería Química, conocidas como separaciones mecánicas, entre estas separaciones encontramos una muy importante como es la sedimentación. Esta es, en esencia, un fenómeno netamente físico y constituye uno de los procesos utilizados en el tratamiento del agua para conseguir su clarificación. Los términos decantación se utilizan para la sedimentación inducida, siendo la sedimentación de partículas coloidales cuya coagulación ha sido inducida previamente por agentes químicos.

La sedimentación está relacionada exclusivamente con las propiedades de caída de las partículas en un fluido. A menudo se utilizan para designar la sedimentación los términos de clarificación y espesamiento. Sus conceptos pueden ser aplicados en otras operaciones como flujos a través de lechos empacados, fluidización y transporte neumático. Es por esto que con este trabajo pretendemos amplificar nuestros conceptos y mejorar la aplicabilidad en los cálculos relacionados con la sedimentación con tres casos de estudio específicos, para así maximizar nuestros conocimientos sobre esta importante operación unitaria.

OBJETIVOS

  • Entender la importancia que tienen las operaciones unitarias en la ingeniería química.
  • Aplicar conceptos aprendidos en clase acerca de la sedimentación, para así poder hacer los cálculos necesarios que nos permitan resolver los 3 casos de estudio presentados posteriormente.
  • Relacionar conceptos aprendidos en Transferencia de Calor con los aprendidos en Manejo de sólidos.
  • Mejorar el uso de graficas aplicadas al cálculo del número de Reynolds, para así calcular la VT de una partícula.

DESARROLLO

  1. Gotas esféricas de agua (de diámetro 3mm y temperatura 20°C) sedimentan en una atmosfera de aire a 60°C y presión atmosférica. Calcular el incremento de temperatura que experimenta cada gota durante un periodo de tiempo de 2 segundos, suponiendo que la gota cae con su velocidad de sedimentación y el flujo de calor calculado para las condiciones iniciales se mantiene durante los 2 segundos de calentamiento.

Solución:

Gotas esféricas de agua  

𝐷𝑝 = 3𝑚𝑚 = 3  10−3 𝑚 

𝑇𝑝 = 20°𝐶 

𝑇aire = 60°𝐶

En primera instancia calculamos la temperatura de la película o film para saber a qué  temperatura se encuentra el aire cuando fluye alrededor de la gota de agua.

[pic 3]

[pic 4]

𝑇𝑓 = 40°C

Buscamos las propiedades del aire a 40°C

 𝜌𝑓 = 1.128 𝑘𝑔/𝑚3; 𝜇𝐹 = 1.9  10−4𝑃𝑜𝑖𝑠𝑒 = 1.90  10−5 𝑘𝑔 𝑚∗𝑠 

Y a 20°C buscamos la densidad del agua

𝜌𝑝 = 998.2 𝑘𝑔/𝑚3  

Debido a que se conoce el diámetro de la partícula, se evalúa K, para determinar el régimen supuesto en el  que se encuentra la partícula, utilizando la siguiente ecuación:

[pic 5]

[pic 6]

[pic 7]

Como k< 2364 y mayor a 69.12, el régimen es de Newton.

Ahora, calculamos la velocidad terminal o sedimentación de la partícula, sabiendo que se encuentra en régimen de Newton, gracias al cálculo del parámetro indicador K

[pic 8]

[pic 9]

[pic 10]

Comprobamos si el régimen supuesto es el indicado por medio de la ecuación de Reynolds de la partícula

[pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

Si Re>1000, el régimen es de Newton, por tanto la suposición es válida.

Sabemos que existe una transferencia de calor por convección entre la partícula y el aire que la rodea, por lo tanto determinamos el coeficiente de convección utilizando Nu, y posteriormente procedemos a calcular el calor transferido.

Para el cálculo de Nu usamos la siguiente ecuación determinada para gotas esféricas:

[pic 14]

Donde Pr es el número de Prandlt que es adimensional, proporcional al cociente entre la difusividad de momento (viscosidad) y la difusividad térmica. El número de Prandlt para el aire a 40°C es:

  [pic 15]

Reemplazando en la anterior ecuación, tenemos:

[pic 16]

[pic 17]

Calculamos el coeficiente de transferencia de calor por convección a partir de:

[pic 18]

Donde Kf es la conductividad térmica del fluido.

Para el aire es:

[pic 19]

Reemplazamos los valores de cada una de las variables y obtenemos que:

[pic 20]

[pic 21]

Ahora la transferencia de calor por convección establecida por la ley de enfriamiento de Newton es:

[pic 22]

[pic 23]

[pic 24]

Igualamos la cantidad de calor transferido durante 2 segundos con la cantidad de calor que recibe la gota

[pic 25]

[pic 26]

Dónde:

[pic 27]

[pic 28]

[pic 29]

A una temperatura de 20°C [pic 30]

Despejando el  obtenemos[pic 31]

[pic 32]

[pic 33]

Para un periodo de 2 segundos el incremento de la temperatura es:

...

Descargar como (para miembros actualizados)  txt (9.2 Kb)   pdf (423.9 Kb)   docx (178.3 Kb)  
Leer 5 páginas más »
Disponible sólo en Clubensayos.com