Clase 20 y 21 UT 9 Clasificacion de Particulas Solidas Por Medio de Fluido

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    27-Dec-2015

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<ul><li><p>OPERACIONES UNITARIAS I </p><p>Dr. Ing. Qco. Walter Gustavo Morales </p><p>Ingeniera Qumica 2013 FRRe - UTN </p></li><li><p>UNIDAD TEMTICA 9 </p><p>Clasificacin de partculas slidas por medio de fluidos </p></li><li><p>UNIDAD 9: CLASIFICACIN DE </p><p>PARTCULAS SLIDOS POR MEDIO DE </p><p>FLUIDOS. </p><p> Aplicaciones de la mecnica del movimiento de </p><p>partculas a travs de un fluido: principios </p><p>generales, velocidad Terminal. Cada </p><p>obstaculizada de partculas esfricas. </p><p>Sedimentacin retardada. Partculas isodrmas o equidescentes. Equipo de clasificacin. Cribas hidrulicas. Mesas vibradoras o sacudidoras. </p><p>Elutriacin. Flotacin. </p></li><li><p>UNIDAD 9: CLASIFICACIN DE PARTCULAS SLIDOS POR MEDIO DE </p><p>FLUIDOS </p><p>OBJETIVOS </p><p>1) Conocer la importancia de la separacin de materiales slidos particulados por rangos de tamaos y su relacin con su utilizacin en procesos industriales, usos finales y valor comercial. </p><p>2) Conocer los principales equipos industriales y sus aplicaciones especficas. </p><p>3) Entender las reglas bsicas para seleccionar un equipo industrial </p></li><li><p> Aplicaciones: </p><p>Transporte de producto por aspersin flujo </p><p>gaseoso </p><p>Alimentacin de carbn pulverizado a un </p><p>quemador </p><p>Separacin de partculas slidas de un </p><p>fluido filtracin y sedimentacin- o separacin partculas slidas entre si. </p><p>Mtodos mecnicos de separacin son dos: </p><p>- mecanismo controlado por mecnica de </p><p>fluido </p><p>- no descritos por la mecnica de fluidos </p></li><li><p>Coeficiente de arrastre: Sv</p><p>FC</p><p>fs</p><p>DD</p><p>22</p><p>F es la fuerza que acta sobre el slido, vfs es la velocidad de </p><p>corriente libre relativa a la partcula, y S es el rea proyectada del </p><p>slido perpendicular al flujo </p><p>Arrastre de forma para flujo </p><p>estacionario </p></li><li><p>Fuerza Externa: gravedad o </p><p>campo de fuerza centrfugo </p><p>dt</p><p>dvmFg c </p><p>Fuerza de </p><p>arrastre, </p><p>debido a la </p><p>friccin del </p><p>fluido </p><p>Fuerza de </p><p>flotacin </p><p>dt</p><p>dvmgFFF cBDE )(</p><p>EcE magF </p><p>2</p><p>2 SvCgF</p><p>fsD</p><p>cD</p><p>E</p><p>s</p><p>sB am</p><p>gF </p><p>m</p><p>SvCaa</p><p>dt</p><p>dv vfD</p><p>s</p><p>EE</p><p>2</p><p>2 </p></li><li><p>mSvCg</p><p>dt</p><p>dv D</p><p>s 21</p><p>2</p><p>Si fuerza externa es campo centrfugo , aE = r 2, r es el radio </p><p>de trayectoria y es la velocidad angular en radianes/s </p><p>m</p><p>SvCr</p><p>dt</p><p>dv D</p><p>s 21</p><p>22 </p><p>Si fuerza externa es la gravedad , aE = g </p><p>Ecuaciones para resolver </p><p>separacin mecnica </p></li><li><p>Velocidad Terminal </p><p>sp</p><p>D</p><p>s D</p><p>vCg</p><p>dt</p><p>dv</p><p>4</p><p>31</p><p>2</p><p>ssp</p><p>tD gD</p><p>vC</p><p>1</p><p>4</p><p>3 2</p><p>D</p><p>ps</p><p>tC</p><p>gDv</p><p>3</p><p>4 </p><p>A la velocidad terminal, dv/dt = 0; </p><p>Considerando el rea proyectada perpendicular al flujo es Dp2/4 y la masa es </p><p>(Dp3/6) s. Reemplazando en la anterior para campo gravitatorio </p><p>Ley de Newton </p></li><li><p>Expresin para la velocidad terminal, independiente de CD, para partculas con </p><p>flujo laminar. </p><p>Fuerza de resistencia, segn demostr Stokes vDgF pcD 3</p><p>vDgmdt</p><p>dvm p</p><p>s</p><p>31 </p><p>que para esferas m = ( Dp3/6)s </p><p> vDgD</p><p>dt</p><p>dvDps</p><p>p</p><p>s</p><p>p</p><p>3</p><p>66</p><p>33</p><p>sps</p><p>s</p><p>D</p><p>vg</p><p>dt</p><p>dv</p><p>2</p><p>18</p><p>18</p><p>2</p><p>ps</p><p>t</p><p>gDv</p><p>Ley de Stokes para calcular la viscosidad </p><p>usando un viscosmetro de cada de una </p><p>esfera </p><p>A la velocidad terminal, dv/dt = 0; </p></li><li><p>Sustituyendo la expresin de vt de Stokes en la de Newton, el </p><p>Coeficiente de arrastre con flujo laminar </p><p>23</p><p>4</p><p>t</p><p>ps</p><p>Dv</p><p>gDC</p><p> Re2</p><p>242418</p><p>3</p><p>4</p><p>NvDgDv</p><p>gDC</p><p>tppst</p><p>ps</p><p>D </p></li><li><p>Tcnica para la solucin simultnea </p><p> t</p><p>sp</p><p>D vgD</p><p>C log23</p><p>4loglog </p><p>t</p><p>pv</p><p>DN logloglog Re </p><p>2</p><p>3</p><p>Re3</p><p>4loglog2log</p><p> spD</p><p>gDNC</p><p>es la ecuacin para una lnea </p><p>recta de pendiente (-2) que pasa a </p><p>travs del punto NRe = 1 y CD = </p><p>4g Dp3 (s - ) / 3 2. </p><p>En esta ecuacin no aparece vt, </p><p>pero puede determinarse </p><p>graficando </p></li><li><p>CADA OBSTACULIZADA DE PARTCULAS </p><p>ESFRICAS. SEDIMENTACIN RETARDADA. </p><p> )1(82,110 B</p><p> R</p><p>gDv</p><p>ps</p><p>H</p><p>18</p><p>2</p><p>VH es la velocidad terminal </p><p>para la sedimentacin </p><p>obstaculizada </p><p>viscosidad global efectiva (B) y </p><p>la viscosidad del lquido </p><p>expresada en funcin de la </p><p>fraccin de volumen del lquido </p><p>() en la suspensin </p></li><li><p>EFECTO DE LAS PAREDES EN LA </p><p>SEDIMENTACIN LIBRE </p><p>25,2</p><p>1 </p><p>eD</p><p>D</p><p>5,1</p><p>1eD</p><p>D</p><p>Para flujo laminar o </p><p>viscoso </p><p>Para flujo turbulento </p><p>D: dimetro de la partcula esfrica </p><p>De: dimetro del recipiente o depsito </p></li><li><p>DESPLAZAMIENTO BIDIRECCIONAL. </p><p>MOVIMIENTO EN DOS DIMENSIONES </p><p>`cosFdt</p><p>dvm h </p><p>senFmg</p><p>dt</p><p>dvm sv `</p><p>vh: componente horizontal de la velocidad de </p><p>la partcula. </p><p>vv: componente vertical de velocidad de la </p><p>partcula. </p><p>cos = vh / v </p><p>sen = vv / v </p><p>222</p><p>vh vvv </p><p>m</p><p>SvvC</p><p>dt</p><p>dv hDh</p><p>2</p><p>m</p><p>SvvCg</p><p>dt</p><p>dv vD</p><p>s</p><p>sv</p><p>2</p><p>Composicin de fuerzas </p></li><li><p>DESPLAZAMIENTO BIDIRECCIONAL. </p><p>MOVIMIENTO EN DOS DIMENSIONES </p><p>Dv</p><p>CCCD </p><p>Re</p><p>hh</p><p>hDDv</p><p>CCC </p><p>Re</p><p>vv</p><p>vDDv</p><p>CCC </p><p>Re</p><p> hDhvDvD</p><p>CvCvvC </p><p> m</p><p>vCS</p><p>dt</p><p>dv hhDh</p><p>2</p><p>2</p><p> m</p><p>vCSg</p><p>dt</p><p>dv vvD</p><p>s</p><p>sv</p><p>2</p><p>2</p></li><li><p>UNIDAD TEMTICA 9 </p><p>Clasificacin de partculas slidas por medio de fluidos </p><p>2da clase </p></li><li><p>PARTCULAS ISODROMAS O EQUIDESCENTES </p><p> Partculas isodromas; son aquellas que, pertenecientes a distintos materiales a separar, </p><p>poseen el tamao preciso para permitirles caer en el seno del fluido a una misma velocidad </p></li><li><p>CLASIFICACIN </p><p> Clasificacin separacin de partculas slidas en </p><p>diversas fracciones, con base en sus velocidades </p><p>terminales. </p><p> Separacin de 2 materiales diferentes a y b </p><p>presentes en una mezcla de partculas slidas, </p><p>donde a es ms denso que b </p><p>Db</p><p>bb</p><p>Da</p><p>aa</p><p>tC</p><p>gD</p><p>C</p><p>gDv</p><p>3</p><p>4</p><p>3</p><p>4 </p><p> Db</p><p>Da</p><p>a</p><p>b</p><p>b</p><p>a</p><p>C</p><p>C</p><p>D</p><p>D</p></li><li><p>CLASIFICACIN </p><p>a</p><p>b</p><p>b</p><p>a</p><p>D</p><p>D</p><p>ta</p><p>DavD</p><p>C24</p><p>tb</p><p>DbvD</p><p>C24</p><p> a</p><p>b</p><p>a</p><p>b</p><p>b</p><p>a</p><p>D</p><p>D</p><p>D</p><p>D</p><p>a</p><p>b</p><p>b</p><p>a</p><p>D</p><p>D2</p><p>n</p><p>a</p><p>b</p><p>b</p><p>a</p><p>D</p><p>D</p><p>n = para flujo laminar </p><p>n = 1 para flujo turbulento </p><p> &lt; n &lt; 1 para flujo de </p><p>transicin. </p><p>Para NRe altos CD cte </p><p>Para flujo laminar, CD = 24 / NRe </p><p>La separacin slo es posible si la relacin de separacin, definida </p><p>como el cociente del tamao de la partcula ms pequea de a al de la </p><p>partcula ms grande de b, es mayor que </p></li><li><p>CLASIFICADOR DE VELOCIDAD </p><p>SUPERFICIAL O CAJAS CLASIFICADORAS </p></li><li><p>CLASIFICADOR DE VELOCIDAD </p><p>SUPERFICIAL O CAJAS CLASIFICADORAS </p></li><li><p>EL SPITZKASTEN O CAJA PIRAMIDALES </p></li><li><p>EL SPITZKASTEN O CAJA PIRAMIDALES </p></li><li><p>ELUTRIADOR </p></li><li><p>CLASIFICADOR DE DOBLE CONO </p></li><li><p>CLASIFICADOR DE DOBLE CONO </p></li><li><p>CLASIFICADOR DE RASTRILLO O DORR </p></li><li><p>CLASIFICADOR DE RASTRILLO O DORR </p></li><li><p>REOLAVADOR </p></li><li><p>BIBLIOGRAFA </p><p> Foust Alan S., Wenzel, Clump, Maus, Andersen, Principios de Operaciones Unitarias, Mxico, CECSA (Compaa Editorial Continental), 2da edicin, 10ma re impresin, 2006. </p><p> Coulson &amp; Richardson, Volume 2 Chemical Engineering, Particle Technology and Separation Processes, Oxford, Butterworth Heinemann, Sixth Edition, 2002. </p><p> McCabe, Warren L., SMITH Julian C., HARRIOT, Peter. Operaciones Unitarias en Ingeniera Qumica. Sptima Edicin, Mxico, Editorial Mc Graw Hill, 2007. </p></li></ul>