CÁLCULO DEL COEFICIENTE GLOBAL DE TRASFERENCIA DE MASA

5/8/2018 CÁLCULO DEL COEFICIENTE GLOBAL DE TRASFERENCIA DE MASA - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/calculo-del-coeficiente-global-de-trasferencia-de-masa 1/11

LABORATORIO INTEGRAL III

CÁLCULO DEL COEFICIENTE GLOBAL DE TRASFERENCIA DE MASA (Ky)

OBJETIVOCalcular el coeficiente global de transferencia de masa de una torre de enfriamiento.

INTRODUCCIÓN

TRANSFERENCIA DE MASA

Los fenómenos de transporte tienen lugar en aquellos procesos, conocidos comoprocesos de transferencia, en los que se establece el movimiento de una propiedad ( masa,momentum o energía) en una o varias direcciones bajo la acción de una fuerza impulsora. Almovimiento de una propiedad se le llama flujo

Los procesos de transferencia de masa son importantes ya que la mayoría de losprocesos químicos requieren de la purificación inicial de las materias primas o de laseparación final de productos y subproductos. Para esto en general, se utilizan lasoperaciones de transferencia de masa.

Fundamentos de la transferencia de masaDefinición General de la transferencia de masaLa transferencia de masa cambia la composición de soluciones y mezclas mediante métodosque no implican necesariamente reacciones químicas y se caracteriza por transferir unasustancia a través de otra u otras a escala molecular. Cuando se ponen en contacto dos fasesque tienen diferente composición, la sustancia que se difunde abandona un lugar de unaregión de alta concentración y pasa a un lugar de baja concentración.1,2,3

El proceso de transferencia molecular de masa, al igual que la transferencia de calor y demomentum están caracterizados por el mismo tipo general de ecuación

En esta ecuación la velocidad de transferencia de masa depende de una fuerza impulsora(diferencia de concentración) sobre una resistencia, que indica la dificultad de las moléculaspara transferirse en el medio. Esta resistencia se expresa como una constante deproporcionalidad entre la velocidad de transferencia y la diferencia de concentracionesdenominado: "Difusividad de masa". Un valor elevado de este parámetro significa que lasmoléculas se difunden fácilmente en el medio.




Clasificación general de la transferencia de masa.

El mecanismo de transferencia de masa, depende de la dinámica del sistema en que se llevaacabo.

Hay dos modos de transferencia de masa:Molecular: La masa puede transferirse por medio del movimiento molecular fortuito en

los fluidos (movimiento individual de las moléculas), debido a una diferencia deconcentraciones. La difusión molecular puede ocurrir en sistemas de fluidos estancados o enfluidos que se están moviendo.

Convectiva: La masa puede transferirse debido al movimiento global del fluido. Puedeocurrir que el movimiento se efectúe en régimen laminar o turbulento. El flujo turbulentoresulta del movimiento de grandes grupos de moléculas y es influenciado por lascaracterísticas dinámicas del flujo. Tales como densidad, viscosidad, etc.

Usualmente, ambos mecanismos actúan simultáneamente. Sin embargo, uno puedeser cuantitativamente dominante y por lo tanto, para el análisis de un problema en particular,es necesario considerar solo a dicho mecanismo. La transferencia de masa en sólidosporosos, líquidos y gases sigue el mismo principio, descrito por la ley de Fick.




MATERIALES

y Psicrómetro.

y Torre de Enfriamiento.

y Bomba.

y 2 Termómetros.

y Agua.

y Regla.




PROCEDIMIENTO

1.- Con el psicrómetro se mide la temperatura seca y húmeda del medio ambiente.

2.- Se toma la regla y se empieza a medir a ojo las aletas de la torre de enfriamiento una vezmedidas estas se procede a calcular el área.

3.- Una vez tomadas las medidas se enciende la bomba. Ya que empieza a circular el agua setoma un aproximado del área de contacto con la que está trabajando la torre.

4.- Al mismo tiempo que la bomba se enciende el ventilador en contracorriente con el aguapara saber con qué temperatura sale el aire y que humedad tiene.

5.- Una vez que el ciclo está cerrado con la bomba metiendo agua, el ventilador con el aire yel agua saliente recirculándose. Se toman la temperatura del agua a la entrada y salida, así

como la temperatura del aire en la salida.6.- Con todos los datos plasmados se procede a realizar los cálculos pertinentes.




CÁLCULOS

Datos de Psicrómetro: Datos de Carta Psicométrica:

Temp. Seca: 25°C Y1: 0.016Temp. Húmeda: 22°C Y2: 0.0216Yi: 0.024

Temp. De Agua: Temp. De Aire con Psicrómetro enSalida del Aire:

Entrada: 28.1°CSalida: 27°C Temp. Seca: 27.3°C

Temp. Húmeda: 26.8°C

Entrada de agua:

Rotámetro: 0.85 Gal/min.

min10217.3

17.264

1

min85.0

33

3m

x gal

m x

gal !

Calculo de Gs:

2122 T T LC H H G P GGS !

min217.31000

min10217.3;;

3

33

11

K g

m

K g m x L P L L

P

L L !¹

º

¸©ª

¨!!!

Entalpia del aire a la entrada:

o K gdeaire

K gdeaguaY

sec

016.02 !

? Ao K gdeaire

Kcal H

sec

736.15)016.0(597)25()016.0(46.024.01 !!




Entalpia del aire a la salida:

S eco Aire K g

A guade K g Y

..

..0214.01 !

? AS eco

ire Kg

K cal H

..596.19)0214.0(597)3.27()0214.0(46.024.02 !!

Sustituir en el balance de energía para encontrar el flujo de gas que entra a la torre:

1212 T T LC H H G P S !

)253.27)(217.3()736.15596.19(2 !G

min

.219.2

)736.15217.19(

)253.27)(217.3( Aire K g G s !

!

Calculo de Área:

26242.0)85.0)(7344.0( m A !! Área total de

trabajo Área de la Área de trabajoTorre de la torre




CARTA PSICROMETRICA

Y1=0.016Y2=0.0214 (=) Kg de vapor Yi=0.024 Kg de Aire seco

Conversión de unidades:

Yi= 0.024

0.0386

Y1=

Y2=




Calculo de coeficiente global de transferencia de masa:

? A Aire K mol

O H K mol

Y Y

Y Y

Y Y Y Y x

A

G s Ky

i

i

ii

.

.

ln

)()( 2

2

1

21!

!

!

!

)03447.00386.0()02577.00386.0(ln

)03447.00386.0()02577.00386.0(

6242.0

1219.22x

m

K y

Conversión de unidades:

3.3993

Ky = ( 7.0330

) ( 0.007675 )

Hr m

H K mol K y

2

2.0539.0!




EXPERIENCIA

TORRE DE ENFRIAMIENTO ALETAS DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO




CUESTIONARIO

1. ¿Qué es coeficiente global de transferencia de masa?

*Es un valor constante que indica el grado en el que se está transfiriendo la masa de uncuerpo a orto.

2. ¿Cuál es la importancia del coeficiente el coeficiente?

*Los coeficientes de transferencia de masa tienen mucha importancia, por que al regular larapidez con la cual se alcanza el equilibrio, controlan el tiempo que se necesita para ladifusión.Los coeficientes de rapidez para los diferentes componentes en una fase dada difieren entresi en mayor grado bajo condiciones en donde prevalece la difusión molecular. En condiciones

de turbulencia, en que la difusión molecular carece relativamente de importancia, loscoeficientes de transferencia se vuelven más parecidos para todos los componentes.

3.-¿Debido a que ocurre el transporte molecular de masa?

* El transporte molecular de masa ocurre usualmente debido a un gradiente de concentración,pero en algunas ocasiones es debido a un gradiente de temperatura, presión o por la acciónde una fuerza impulsora




CONCLUSIONES

El estudio de la transferencia de masa es importante en la mayoría de los procesosquímicos que requieren de la purificación inicial de materias primas y la separación deproductos y subproductos, así como para determinar los costos, el análisis y diseño del equipoindustrial para los procesos de separación.

El transporte molecular de masa ocurre usualmente debido a un gradiente deconcentración, pero en algunas ocasiones es debido a un gradiente de temperatura, presión opor la acción de una fuerza impulsora y el transporte difiere en gran medida entre gases,líquidos y sólidos debido a las diferencias sustanciales en la estructura molecular de los 3estados físicos.

BIBLIOGRAFIA

Libreta de apuntes.

Problemas de Ingeniería Química Autor: Ocon-Tojo

Balances de Materia y Energía Autor: Antonio Valiente

CÁLCULO DEL COEFICIENTE GLOBAL DE TRASFERENCIA DE MASA

Documents

Transcript of CÁLCULO DEL COEFICIENTE GLOBAL DE TRASFERENCIA DE MASA