info de fluiiiidizacion 2016

7/25/2019 Info de Fluiiiidizacion 2016

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LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II FLUIDIZACIN

Introduccin4

Fund!"nto# T"rico#$

D"t%%"# E&'"ri!"nt%"# (

T)u%cin d" Dto# * R"#u%tdo# +

Di#cu#ion"# d" %o# R"#u%tdo#,,,-$

Conc%u#ion"#,-.

R"co!"ndcion"#,,-/

Bi)%io0r12,,,,-(

E3"!'%o d" C%cu%o,,,-+

An"&o#

Gr1ic#,54

-


2/19


RESUMEN

El propsito de ste trabajo es estudiar el efecto de la cada de presin en la

fluidizacin de partculas slidas de slice con agua lquida para lo cul se

emplea una columna de vidrio pirex de 0.0005m de dimetro interno a las

condiciones ambientales ! " ##$% & ' " (5)mm*g .

+a cada de presin se calcula con la ecuacin de ,ax +eva con un -

desviacin del # al #)/- o las ecuaciones de %arman o Ergun con

desviaciones de # al 1/- & 2# al 55/- respectivamente.

5


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INTRODUCCIN

El trmino fluidizacin en este trabajo lo utilizamos para describir el

contacto de slidos granulares & fluidos en un sistema 3eterogneo

slido partculas de slice/4lquidoagua/ as en un recipiente de base porosa

se carga una muestra de partculas & se 3ace circular un fluido por los espacios

vacos & dependiendo de las caractersticas de la partcula la geometra del

lec3o & la velocidad del fluido ocurriendo en nuestro casa lec3o esttico &

fluidizacin sin llegar al transporte neumtico.

El Objetivo es obtener una curva de cada de presin experimental que ofrece

un lec3o de partculas de slice cuando circula agua en una columna de vidrio

de pirex de 0.0005m.

6s mismo se estima esta prdida de presin por las ecuaciones de +eva

7arman & Ergun & comparar los resultados experimentales con loscomparados.

6


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FUNDAMENTO TERICO

'resentamos una revisin terica del flujo de fluidos en lec3os de partculas

slidas no solubles en agua. 6s en un recipiente cilndrico con soporte poroso

se coloca un volumen determinado de partculas slidas tal que a travs de

este lec3o circule un fluido a bajas velocidades atravesando los espacios

intergranulares sin experimentar mas alteraciones fsicas que la prdida de

carga 3idrosttica que es funcin de la permeabilidad del lec3o rugosidad de

las partculas & de algunas propiedades & condiciones del fluido como ladensidad viscosidad & velocidad. 6s varios investigadores trataron de

correlacionar todas stas propiedades a fin de poder predecir la prdida de

carga 3idrosttica en el lec3o de partculas & los trabajos que destacan son los

de ,ax +eva %arman47ozen& & 8abri Ergun cu&os trabajos se pueden resumir

en las siguientes ecuaciones para lec3o esttico

Para Leva:

=

6

6

6

65 7-8

n

p

nn

p

D

GD

g

k

L

P

7 " #00

Carman!o"en#:

=

6

5

55

7-8

Pc Dg

GK

L

P

7 " 210

Sabri Er$%n

6

5

65

55

,,,

7-,8,,/$,-

,,,

7-,8,,,,

aguacaguac

agua

ERGUNgDp

LGs

gDp

LGsKP

+

=

7 " 250

4


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9 :lujo msico.

9s :lujo msico por rea

;iscosidad del fluido.

g 6celeracin de la gravedad.


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+elo)i&a& M'nima &e Fl%i&i"a)i*n ,-m(.

( )[ ]((,9

(5,-+4,999+6,9

DpG

fs

mf

=

>nidades

Ps, Pf^ Kg/m3

Dp m

u Kg/ms


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DETALLES E/PERIMENTALES

E0%i1o

o >na columna de vidrio pirex de 2.2m de largo.

o >n tanque de 3ierro almacenamiento de agua/2

o >na bomba centrifuga de 0.5 *'.

o %ronmetro & probeta.

o %inta mtrica & manmetro en >.

Pro)e&imiento E31erimental

o >na vez eliminadas las burbujas de aire de la columna 3aciendo pasar

una corriente de agua se van incrementando los caudales.

o El agua es bombeada desde el tanque 3acia la columna de fluidizacin

regulando el flujo mediante una vlvula

o El caudal de agua se determina recolectando un volumen determinado

en la probeta en un cierto tiempo.

o +a altura del lec3o se lee mediante una cinta mtrica colocada en la

columna de fluidizacin.

o +a cada de presin es determinada con el manmetro en > utilizando

como fluido manomtrico tetracloruro de carbono %%l@/.

TA4ULACIN DE DATOS 5 RESULTADOS

/


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TA4LA N6 7 CONDICIONES DEL LA4ORATORIOTem1erat%ra ,6C. ##Presi*n ,mm8$. (5)

TA4LA N9 DENSIDAD APARENTE DEL LEC8O

Peso &e1robeta ,$.

Peso 1robeta;sili)e,$.

Pesos'li)e ,$.

+ol%men &esili)e ,ml.

Densi&a&a1arente ,$


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!6H+6 20

,edidas Experimentales ascenso/

6ltura del ' man ;olumen tiempo %audal ;el.m=s/ :"%oc,!#ic :"%oc,!#icR"

!odi1icdo

GI lec3o cm/ cm%%l@/ ml/ s/ l=3/ de :lujo ;o 9 7g=s/G#

8;0

# 2A5 #) #@ (A0@ 20( 000025 0000 0250 001(2

2A5 @ 2A5 51(@ 2#0 00002( 0000 02)A 00A()

@ 2A5 @@ ##( @@1( 21# 0000#) 00005 0#5( 02@11

5 2A5 5A @5) (021 #@ 0000 0000) 00 02A22

) 2A5 (0 @0 @1A1 #A@ 0000@# 00001 0@25 0#@0#

( 2A5 1@ @0 @0(# 5) 000050 00020 050 0#A22

1 2A5 200 @0( @05( )2 000052 00020 0520 0#A50

A 2A5 2## @# #AA0 50) 0000(# 0002@ 0(2@ 0@22

20 2A5 2@ )1 @00 )0( 00001) 0002( 0151 0@A)#

22 2A5 2) (A @0A5 )A5 0000A1 0002A 0A12 05)(@2# 2A5 21 (1 55 (A0 00022# 000## 222) 0)@5(

2 2A5 #02 (# 02 1)0 0002## 000#@ 2#25 0(0#1

2@ 2A5 ## 1# 050 A)1 0002( 000#( 2)( 0(A01

25 2A5 #@ (5 #5#( 20)1 000252 0000 2501 01(#1

2) 2A5 #)# (25 ##15 22#) 00025A 0002 25A0 0A#0

2( 2A5 #A (1 ##@2 2#5 0002(( 0005 2()A 20#A

21 2A5 0# (@5 #0) 200 00021@ 000) 215 20)#0

2A 2A5 #2 (( #200 2#0 00021( 000( 21) 20(1

#0 2A5 #@ (5 2)2) 2)(2 000#) 000@) #5A 2)5

#2 2A5 #) AA #01 2(22 000#@# 000@( #@25 2A()

## #0 2 (@ 2551 2(20 000#@# 000@( #@25 2A(# #05 50 15 2@(A #0)A 000#A 0005( #A#2 2)A0@

#@ #22 5@ )5 1A2 #5)( 000) 000(2 )#@ #0A)1

#5 #2) 51 (@5 A5) #10) 000A( 000(1 A)# ##A#(

#) ##5 )2 A0@ A(0 55 000@(5 000A @(( #(@20

#( #5 )2 A5 (1) @#1# 000)0) 0022A )0@) @A1#

#1 #@5 )@ A@5 )A0 @A#A 000)A( 002( )A5A @0#)A

#A #55 )1 A)5 )202 5)A@ 00010) 00251 10A @)5#0

0 #)5 (# 1( @(1( )5@ 000A#) 00212 A#1 5@5

2 #(5 ( A2 @55( (21A 00202( 002AA 20250 51(

# #A5 1 A(5 AA 1(A0 002#@@ 00#@@ 2#@22 (212)

2# 1A 0 22(A 202#0 002@# 00#12 2@#11 1#)10

@ @( A) 55 22# 2210 002)20 0025 2)0)( A#A(55 (# @0 @05 22(@ 2#12A 00212 0055 210A1 20@(#(

) @0 @01 A0 AA1 2@0)@ 002AA0 00A0 2A15( 22@A00

( @5) @21 (5 1#A 2)#15 00#0@ 00@52 ##AA# 20@

1 5#5 @ @5 1@#1 21512 00#)#A 00525 #)#@ 25210

A 515 @A @505 12@2 2AA#2 00#121 0055# #12#( 2)#(55

-9


11/19


!abla 22

--


12/19


=en ellec3o

E'orosidad 'orosidad =+eva

=7arman ' Ergun

- deviacionleva

- deviacionDarman

-deviacion

ergun

7gf=m# inicial del lec3o 7gf=m# 7gf=m# 7gf=m#

22@0A) 0@A 0@A A1 11 ( 2)A( #AA( 5512

2@A1(2 0@A 0@A 2@0 2#) 205 (05 21A@ @#5@

2A()2 0@A 0@A 25( 2@2 221 #51A A11 )()0#5(##5 0@A 0@A #A #25 210 (5 2A@( @0@

@)(0# 0@A 0@A 0( #(( #2 2#1@ #5( 5002

@2##11 0@A 0@A 1) @1 #A2 )(5 21)# @21#

@A5(12 0@A 0@A @)1 @#2 5 5A@ 2((2 @0)

5A2#A@ 0@A 0@A @(@ @#( 5( #@)5 150 )5@)

(##@# 0@A 0@A ))@ 5A1 502 1(( #01) @@2

1@()5A 0@A 0@A (A1 (21 )0 )#@ 2105 @05A

A))A( 0@A 0@A A2# 1#2 )A0 5AA 2(() @022

201)#0 0@A 0@A 201 A@ (1) @) 2)#5 125

22A5)5 0@A 0@A 220 202( 15( 5) 2(( A5

2#@(5@ 0@A 0@A 2#(2 22@@ A)5 @#0 25(( (#1

2@@@02 0@A 0@A 2@0 2#) 20)) #A0 2@@ 5@2

255()# 0@A 0@A 2@10 2# 22#5 5#5 2)A@ 1@0

2(@##5@ 0@A 0@A 2)@) 2@1# 2#5@ 51 2(5A 1A5

2(A5A2A 0@A 0@A 2(0( 25( 202 521 2)1( 102

2A0A#2 0@A 0@A 2(@ 25)0 2## 202 ##( @@@1

2A#)(1 0@A 0@A #2A5 2A() 2)10 42## #@( 2@)5

2A1)# 0@A 0@A ##@( #0## 2(#2 42( @2@ 2#)@

2A)1@( 0@A 0@5 2(21 2(21 2(21 2@5A 2@5A 2@5A

#012@02 0@A 0@))( 2(21 2(21 2(21 #22( #22( #22(

#20@51@ 0@A 0@121 2(21 2(21 2(21 ##5# ##5# ##5#

#2#12#1 0@A 0@A1 2(21 2(21 2(21 #1A #1A #1A

#2@5#)A 0@A 052@2 2(21 2(21 2(21 #@1A #@1A #@1A#2@A(0 0@A 05@( 2(21 2(21 2(21 #@12 #@12 #@12

#2)0A( 0@A 055( 2(21 2(21 2(21 #510 #510 #510

#21(12 0@A 05(2# 2(21 2(21 2(21 #(2 #(2 #(2

##0)@(# 0@A 051(@ 2(21 2(21 2(21 #1@5 #1@5 #1@5

##225( 0@A 0)0#@ 2(21 2(21 2(21 #1(@ #1(@ #1(@

##5221@ 0@A 0)#A@ 2(21 2(21 2(21 205 205 205

#0@121 0@A 0)@A) 2(21 2(21 2(21 @2( @2( @2(

#@)0AA 0@A 0)1@A 2(21 2(21 2(21 )51 )51 )51

#)11AA 0@A 0(0)2 2(21 2(21 2(21 (A0 (A0 (A0

#@25#A5 0@A 0(#)( 2(21 2(21 2(21 @0)2 @0)2 @0)2

#@(25() 0@A 0()0# 2(21 2(21 2(21 @11 @11 @11

#51@A 0@A 0(A2( 2(21 2(21 2(21 @((( @((( @(((

#511)2# 0@A 0122 2(21 2(21 2(21 50)A 50)A 50)A

-5


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!6H+6 2#

,edidas Experimentales descenso/

6ltura del


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!abla 2

=en ellec3o

E'orosidad 'orosidad =+eva

=7arman =Ergun

- deviacionleva

- deviacionDarman

d

7gf=m# inicial del lec3o 7gf=m# 7gf=m# 7gf=m#

#5)#02 0@A 0(A(A 2(21 2(21 2(21 @A25 @A25

#5@@21 0@A 0(15 2(21 2(21 2(21 @(5@ @(5@#5#120 0@A 0((A2 2(21 2(21 2(21 @(2( @(2(

#521#1@ 0@A 0((#( 2(21 2(21 2(21 @))0 @))0

#500(#2 0@A 0()@A 2(21 2(21 2(21 @551 @551

#@1AA( 0@A 0(5A# 2(21 2(21 2(21 @@A# @@A#

#@(#)(0 0@A 0(@A# 2(21 2(21 2(21 @A5 @A5

#@502(0 0@A 0(@0 2(21 2(21 2(21 @#)@ @#)@

#@0@0@1 0@A 0(21# 2(21 2(21 2(21 AA5 AA5

-4


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#10A@0 0@A 0(0@5 2(21 2(21 2(21 1)2 1)2

#)()1 0@A 0)A0 2(21 2(21 2(21 ()2 ()2

##1))0 0@A 0))5) 2(21 2(21 2(21 55) 55)

###10 0@A 0)5)# 2(21 2(21 2(21 5## 5##

##A#A1# 0@A 0)@25 2(21 2(21 2(21 @1 @1

##)A155 0@A 0)#)1 2(21 2(21 2(21 #2@ #2@

##5#A@ 0@A 0)2# 2(21 2(21 2(21 225 225

##05# 0@A 05A05 2(21 2(21 2(21 #A15 #A15

##2A)@1 0@A 05(#A 2(21 2(21 2(21 #A## #A##

#2A2#A2 0@A 05@1# 2(21 2(21 2(21 #(5) #(5)

#21050@ 0@A 05#)( 2(21 2(21 2(21 #)A@ #)A@

#252#@# 0@A 050A( 2(21 2(21 2(21 #5# #5#

#2##50 0@A 0@1A2 2(21 2(21 2(21 #55 #55

#0@5)A) 0@A 0@)@0 2(21 2(21 2(21 2A0A 2A0A

(12(# 0@A 0@@50 A1A 1A0 (@A 4#0A@ 42#25

(@2# 0@A 0@@## (0# )# 50 @)0 2)#

)0A011 0@A 0@@## 5)A 52# @#A (01 21A(

##(@0) 0@A 0@@## #0@ 21@ 25@ 22#2 #5)2@A11 0@A 0@@## 2#5 22 A@ 2A)@ #A

))(@ 0@A 0@@## )0 5@ @5 20@@ ##(2

051) 0@A 0@@## 2 #1 # 40() 20#(

-$


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DISCUSIN DE RESULTADOS

En la grfica 2 establecemos las ecuaciones para determinar la 6p vaco paracualuier flujo de agua. En la grfica # establecemos las mismas ecuaciones endiferentes unidades.

En la grfica @& 5 graficamos 6' ;s 9 & observamos que para lec3oesttico se forma una lnea recta de pendiente positiva. +a cada de presinexperimental en la zona de expansin del lec3o aumenta ligeramente debido aque la ecuacin de 6p vs 9 en lec3o vacio para calcular apvaco a cualquier

flujo de agua se obtiene a partir de datos que se encuentran en un rango mu&amplio con relacin al flujo de agua obtenido en la columna con lec3o .

En la grica ) observamos que la porosidad se mantiene constante para lec3oesttico e el valor de 0.@A pero en la zona de expansin del lec3o laporosidad va aumentando debido a que existe ma&or cantidad de espaciosvacos entre las artculas de slice.

En las grficas ( & 1 se observa que el flujo de agua 9/ es directamenteproporcional a la cada de presin en lec3o esttico lo cual es debido a lafriccin que ofrece el lec3o de particulas slidas. J para la zona de expansindel lec3o la cada de presin se mantiene constante al utilizar las ecuacionesde Ergun 7arman & +eva.

-.


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CONCLUSIONES

+a cada de presin en el lec3o esttico se pueden calcular mediante lasecuaciones de +eva %arman & Ergun

En todas las corridas en lec3o esttico el rgimen de flujo de agua es laminar.

En la zona de expansin del lec3o la cada de presin permanece constante.

+a cada de presin correspondiente al punto mnimo de fluidizacin & del lec3ofluidizado son aproximadamente iguales

En todas las corridas en el lec3o esttico el rgimen de flujo es laminar.


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RECOMENDACIONES

'ara eliminar el efecto de la placa porosa & el tubo se pueden retirar laspartculas & 3acer el experimento con la columna vaca tomando una ma&orcantidad de datos que esten en un rango de 6' entre 0 4 @ mm%%+@.

%uando el las partculas se encuentran en lec3o esttico observarcuidadosamente la variacn de presin porquees mu& sensibleK pero cuando ellec3o se encuentra en expansin la variable que se debe controlar con cuidado

es la variacn de altura en el lec3o.

!ratar de que que una vez que se empiece a expandir el lec3o no 3a&a unafuga de partculas de slice junto con el agua.

-(


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