Transferencia de masa

1. Universidad Nacional de Ingeniería
UNI-RUSB
Asignatura:
Transferencia de Masa
Docente:
MSc. Sergio Enrique Álvarez García.
Grupo:
4T1-Q
Nombre:
Kenneth Ilmar Chévez Lagos.
Miércoles 10 de Agosto de 2016

2. Algoritmo para el cálculo de torres de relleno:
1. Especificar condiciones de operaciones:
 Flujo de vapor
 Flujo de liquido
 Composición del vapor
 Composición del liquido
 Temperatura
 Presión
2. Balance de materia
Total
𝐿 𝑎 + 𝑉 = 𝐿 + 𝑉𝑎
Por componente
𝐿 𝑎 𝑥 𝑎 + 𝑉𝑦 = 𝐿𝑥 + 𝑉𝑎 𝑦 𝑎
3. Calcule la relación:
𝐿′
𝐺′
(
𝜌 𝐺
𝜌𝐿 − 𝜌 𝐺
)
1 2⁄
𝐿′
: 𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑙𝑖𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑘𝑔/𝑚2
𝑠
𝐺′
: 𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑔𝑎𝑠 𝑒𝑛 𝑘𝑔/𝑚2
𝑠
𝜌 𝐺 : 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑔𝑎𝑠
𝜌𝐿 : 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜
4. Lea el valor de la ordenada de la figura 6.34 del texto Operaciones de
transferencia de masa de Treybal, utilizando la curva para inundación
aproximada.
5. Elija el tipo de empaque, suponga el tamaño nominal (𝑑 𝑝) y obtenga 𝐶𝑓
(factor de caracterización del empaque) de la tabla 6.3 del mismo libro.
6. Calcule el flujo superficial del gas para inundación aproximada (𝐺′𝑖𝑛𝑑 ):
𝐺′𝑖𝑛𝑑 = √
𝑌𝜌 𝐺 ( 𝜌𝐿 − 𝜌 𝐺 )
𝐶𝑓 𝜇 𝐿

3. 7. Defina el porcentaje de inundación en la torre. Este valor está entre 75 y
85%, preferiblemente tome 80%.
8. Calculo del flujo superficial del gas:
𝐺′
= (%𝑖𝑛𝑢𝑛𝑑𝑎𝑐𝑖ó𝑛) ∗ 𝐺′𝑖𝑛𝑑
9. Calculo del área seccional de la torre ( 𝐴 𝑇):
𝐴 𝑇 =
𝐺
𝐺′
10.Calculo el diámetro de la torre:
𝐷 = √
4𝐴 𝑇
𝜋
11.Verifique que como máximo la relación 𝑑 𝑝 𝐷⁄ sea 1/15, de lo contrario
cambie el tamaño del empaque y repita el algoritmo desde el numeral 5.
12.Cálculo del número de Schmidt (para el líquido y para el gas)
𝑆𝑐 =
𝜇
𝜌𝐷
13.Extraer de la tabla 6.5 Robert Treybal los valores de 𝐿’, 𝑑𝑠 𝑦 𝛽 en
dependencia del tipo de empaque seleccionado.
14.Cálculo de los valores 𝜑 𝐿 𝑠 𝑤 𝑦 𝜑𝐿 𝑡 𝑤
𝜑𝐿 𝑠 𝑤 =
5.014 ∗ 10−5
𝑑𝑠
1.56
𝜑 𝐿 𝑡 𝑤 =
(2.32 ∗ 10−6)(737.5𝐿’) 𝛽
𝑑 𝑠
2
15.A partir de 𝜑 𝐿 𝑠 𝑤 𝑦 𝜑𝐿 𝑡 𝑤 calcule 𝜑 𝐿 𝑜 𝑤
𝜑 𝐿 𝑜 𝑤 = 𝜑 𝐿 𝑠 𝑤 + 𝜑 𝐿 𝑡 𝑤
16.Cálculo de H

4. 𝐻 =
1.404𝐿′1.057
𝜇𝐿0.13
𝜌𝐿0.84(3.24𝐿′0.413 − 1)
(
𝜎
0.073
)
0.2817−0.262log 𝐿′
17.Cálculo de resistencia de operación 𝜑 𝐿 𝑜
, resistencia estática
𝜑 𝐿 𝑆
y retención de líquido 𝜑𝐿 𝑡
𝜑 𝐿 𝑜
= 𝜑 𝐿 𝑜 𝑤 ∗ 𝐻
𝜑 𝐿 𝑆
=
4.23 ∗ 10−3
𝜇 𝐿
0.04
𝜎0.55
𝑑 𝑠
1.56
𝜌𝐿
0.37
𝜑 𝐿 𝑡
= 𝜑 𝐿 𝑜
+ 𝜑 𝐿 𝑆
18.Cálculo de 𝑎 𝐴𝑊
𝑎 𝐴𝑊 = 𝑚 (
808𝐺′
𝜌 𝐺
0.5
)
𝑛
𝐿′𝑃
De la Tabla 6.4 del Robert Treybal extraer los valores para n. P y m e
introducirlos en la ecuación dada.
19.Cálculo del área interfacial 𝑎 𝐴
𝑎 𝐴 = 𝑎 𝐴𝑊
𝜑𝐿 𝑜
𝜑𝐿 𝑜 𝑤
20.Coeficiente de fase gaseosa y líquida
Para la fase gaseosa
Despejar y evaluar 𝐹𝐺
𝐹𝐺 𝑆𝑐 𝐺
2 3⁄
𝐺
= 1.195[
𝑑𝑠 𝐺′
( 𝜇 𝐺 𝜀 𝐿𝑂)
]
−0.36
De donde
𝜀 𝐿𝑂 = 𝜀 − 𝜑 𝐿 𝑡
Y 𝜀 se encuentra en la tabla 6.3 del libro ya citado.
Para la fase líquida
Despejar y evaluar 𝑘 𝐿
𝑘 𝐿 𝑑𝑠
𝐷 𝐿
= 25.1 (
𝑑𝑠 𝐿′
𝜇 𝐿
)
0.45
𝑆𝑐 𝐿
0.5
Una vez obtenido el valor de 𝑘 𝐿

5. 𝐹𝐿 = 𝑘 𝐿 𝑐
Donde c es la densidad molar.
21.Coeficientes volumétricos de transferencia de masa
𝐾𝑦 𝑎 = 𝐹𝐺 ∗ 𝑎 𝐴𝑊
𝐾𝑥 𝑎 = 𝐹𝐿 ∗ 𝑎 𝐴𝑊
22.Caída de presión
∆𝑝
𝑍
=
150(1 − 𝜀)
𝑅𝑒
+ 1.75
23.Unidades de transferencia
𝑁 𝐺
𝐺
= ∫
𝑑𝑥
( 𝑥0 − 𝑥)
𝑥1
𝑥2
24.Unidades de altura
𝐻 𝐺
𝐺
=
𝑉
𝑆⁄
𝑘′ 𝐺 𝑎𝑃
25.Altura del empaque
𝐻𝑒𝑚𝑝𝑎𝑞𝑢𝑒 = 𝑁 𝐺
𝐺
∗ 𝐻 𝐺
𝐺
26.Altura de la torre
𝐻𝑡𝑜𝑟𝑟𝑒 = 1.43𝐻𝑒𝑚𝑝𝑎𝑞𝑢𝑒 + 1.02𝐷 + 2.81
27.Área de superficie
𝑆 = 𝜋𝐷(𝐻𝑡𝑜𝑟𝑟𝑒 + 𝐷
2⁄ )