Diametro De La Particula 3z1j6v

Determinación del tamaño de la partícula de un lecho relleno OBJETIVO  Determinar el diámetro de partículas de un lecho relleno mediante la ecuación de Ergun MARCO TEÓRICO Existen dos tipos bastante diferentes de medios porosos: 1. Lechos rellenos. Éstos incluyen pilas de rocas, filtros de arena, la tierra en los tiestos de flores, cigarrillos, columnas de absorción... Para un buen con-tacto gas-líquido, las columnas de absorción se rellenan normalmente con objetos cerámicos, de plástico o metálicos de formas especiales tales como anillos y sillas que tienen una gran área superficial y una elevada fracción de huecos; por tanto presentan una baja resistencia al flujo. 2. Sólidos porosos. Éstos incluyen materiales naturales porosos tales como rocas subterráneas de yacimientos de petróleo, pumita y estructuras preparadas tales como partículas de alúmina sinterizadas, esponjas de espuma de poliuretano, colchones de espuma de caucho; etc. 1. CARACTERIZACIÓN DE UN LECHO RELLENO A. Esfericidad de una partícula La esfericidad es la medida única más útil para caracterizar la forma de partículas irregulares y otras no esféricas. Se define como

La tabla 6.1 muestra los valores de la esfericidad para diversas formas familiares de partículas.

TAMAÑO DE PARTÍCULAS, Dp Cuando se mide el tamaño de una partícula esférica, con una regla o por otros procedimientos, se sabe lo que la medida significa. Pero con partículas no esféricas se tienen dificultades. Cuando se tiene un tamaño de partícula como el de la Fig. 6.1

Fig. 6.1. Una partícula de forma irregular. El tamaño de partícula dp se define de forma que sea útil para los objetivos de flujo y pérdida de presión. Con esto en mente, cómo se evalúa dp depende del tipo de instrumento disponible para medir el tamaño. 1. Para partículas grandes (> 1 mm) se determina el tamaño  pesando un número conocido de partículas, si se conoce su densidad  por desplazamiento de un fluido por un número conocido de partículas, si las partículas no son porosas  calibres o micrómetros, si las partículas son de forma regular.

A partir de estas medidas se calcula en primer lugar el diámetro equivalente de la esfera, definido como sigue:

de la que el tamaño de partícula viene dado como

donde Φ se mide directamente o se estima de la tabla 6.1. 2 Para tamaños intermedios, el análisis por tamizado es la manera más conveniente de medir el tamaño. Cada fabricante tiene sus propios tamaños diseñados, por tanto se sabe qué tamices se están utilizando. Como ejemplo, los tamices estándar Tyler, ampliamente utilizados, tienen los tamaños mostrados en la tabla 6.2. El tamaño del tamiz d,, es entonces la media entre la apertura del tamiz que justo deja pasar la partícula y el tamiz sobre lo que resta. Por ejemplo, partículas que pasan… a través de un tamiz de 150 mallas, pero quedan sobre un tamiz de 200

3. Para partículas muy pequeñas (< 40 μm) se acude a métodos indirectos como sedimentación o de estudio del movimiento browniano para medir el tamaño de la partícula.

4. Para una distribución de tamaño de partículas, tales como la mostrada en la Fig. 6.2, existen muchas maneras de definir un tamaño medio; Puesto que es la superficie de la partícula la que da resistencia fricciona1 al flujo, conviene definir un tamaño de partícula promedio en relación a su superficie. Por consiguiente

Esta definición conduce a la sencilla expresión siguiente

PÉRDIDA FRICCIONAL PARA LECHOS RELLENOS Para fluidos que circulan a través de un lecho relleno de sólidos como se muestra en la Fig. 6.5, el número característico de Reynolds se define como

donde ρ es la densidad del fluido y uo se denomina velocidad superficial del fluido. Ésta es la velocidad que tendría el fluido si el recipiente no contuviera sólidos.

La pérdida fricciona1 para flujo a través de lechos rellenos puede expresarse como

INSTALACION EXPERIMENTAL La instalación experimental empleada en la práctica se ha esquematizado en la Figura 4. Consiste en una columna rellena con partículas amorfas de aluminio y posteriormente se vidrio. La columna va provista en su parte inferior de una rejilla, destinada a soportar el sólido y a distribuir uniformemente el fluido. El fluido se introduce por la parte superior de la columna. La columna está provista de dos orificios uno de entrada y el oro de salida respectivamente También es posible medir la variación de la altura del lecho.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Se trabajará con un relleno constituido por partículas de aluminio y vidrio respectivamente. Se pretende analizar las etapas del proceso de fluidización utilizando agua como fluido, para ello se llevarán a cabo los siguientes pasos:  Medir la altura del relleno cuando no circula fluido a través del lecho.  Introducir un caudal bajo de líquido a la columna: medir la altura de relleno y el caudal introducido.  Repetir las medidas para caudales cada vez mayores.

DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS T=18 ºC ρAGUA =998.595 Kg./m2 μ AGUA=1.204*10 -3 Kg./m*s g = 9.81 m/s2 m BALDE=0.45 Kg. L LECHO DE ALUMINIO=0.223 m L LECHO DE VIDRIO = 0.238 m D = 0.05m AFLUJO = Π D2/4 =1.96-10-3 m2 ЄPARA LÃS PARTÍCULAS DE ALUMÍNIO =VAGUA/VPARTICULAS DE ALUMINIO =375 ml/475ml=0.789 ЄPARA LÃS PARTÍCULAS DE VIDRIO = VAGUA/VPARTICULAS DE VIDRIO =185 ml /480 ml =0.385 Donde se calcula dp con la siguiente ecuación

PARA LAS PARTÍCULAS DE ALUMINIO (CILINDROS HUECOS)

Δh(m) 1

0,41

2

0,31

3

0,2

t(s) 23,6 15,5 17,9 15,5 14,6 14,4

magua+balde

magua

(Kg) 9,75 6,3 6,2 5,55 4,35 4,15

(Kg) 9,3 5,85 5,75 5,1 3,9 3,7

dp magua(Kg/s) 0,3940678 0,37741935 0,32122905 0,32903226 0,26712329 0,25694444

Q(m3/s) 0,00039462 0,00037795 0,00032168 0,0003295 0,0002675 0,00025731

V(m/s) 0,20097836 0,19248839 0,16383031 0,16781301 0,13623666 0,13104693

h f(m2/s2) (10-3m) 4,0221 1.4292 4,0221 1.3228 3,0411 1.288 3,0411 1.3433 1,962 1.3948 1,962 1.3053 1.3472

PARA LAS PARTÍCULAS DE VIDRIO (AMORFAS) Δh(m) 1 2 3

0,255 0,255 0,1925 0,1925 0,16 0,16

t(s) 52,3 24,8 34,9 17,4 33,2 43,3

magua+balde (Kg) 4,35 2,25 2,55 1,55 1,95 2,35

magua (Kg) 3,9 1,8 2,1 1,1 1,5 1,9

dp magua(Kg/s) 0,07456979 0,07258065 0,06017192 0,06321839 0,04518072 0,04387991

Q(m3/s) 7,46747E-05 7,26828E-05 6,02566E-05 6,33073E-05 4,52443E-05 4,39416E-05

V(m/s) 0,03809934 0,03708304 0,03074315 0,03229966 0,02308382 0,02241921

h f(m2/s2) (10-3m) 2,50155 1.8885 2,50155 1.8885 1,888425 1.8378 1,888425 1.9287 1,5696 1.5977 1,5696 1.5594 1.9865

RESULTADOS El diámetro de la partícula de aluminio es de 0.13472 cm. El diámetro de la partícula de vidrio es de 0.19865 cm. OBSERVACIONES  La bomba constaba con una llave que paso que nos ayudo en la tarea de regular el flujo de agua que salía por la manguera y se conectaba al tubo en forma de u, se pudo determinar analíticamente que a mayor flujo de agua existía mayor pérdidas por fricción en el lecho relleno.  Los resultados obtenidos son muy pequeños, estos se podrían deber a que el área de flujo de salida del agua no era la comprendida al área de salida de la tubería, la cual tenía la forma circular, todo esto se debe a que el flujo de agua de salida solo lograba llenar aproximadamente 1/3 del área de la tubería.