ALGORITMO PARA EL DISEÑO DE PLATOS PERFORADOS

ALGORITMO PARA EL DISEÑO DE PLATOS PERFORADOS 1. Especifique condiciones de operación en el plato: a) Flujo de vapor b) Flujo de liquido c) Composición del vapor d) Composición del líquido e) Temperatura f) Presión 2. Especifique tamaño y distribución de los orificios: a) Se utilizan valores entre 3 y 12 milímetros. b) Se recomienda: 4,5 o 6,0 mm como máximo. c) Distribución triangular con separación entre centros: 2,5 – 5,0 d0 Donde d0 es el diámetro de los orificios. 3. Defina porcentaje de inundación en la operación: a) Líquidos que no forman espumas.(80-85%). b) Líquidos que hacen espumas (≤75%). 4. Suponga espaciamiento entre platos mínimo. Aceptable : 0.5m = t. El espaciamiento es función del diámetro (véase tabla 6.1 del libro operaciones de transferencia de masa, de Treybal). 5. Calcular relación Ao/Aa: (

)

Donde: A0 = Área de orificio Aa = Área activa. p’ = separación de oricios entre centro y centro (2,5 – 5,0 d0 ). 6. Calcule diámetro de la torre: a) Calcule la constante de inundación ( en unidades SI): α = 0.0744*t + 0,01173 β = 0,0304*t + 0,015

[

( ( )(

) )

] (

)

Si A0/Aa < 0.1: multiplique α y β por (5A0/Aa + 0.5). Si ( ) ( )

esta entre 0.01 y 0,1, asigne a toda la expresión el valor de 0,1.

Donde: L’ = Flujo másico superficial del liquido. G’ = Flujo másico superficial del gas. σ = Tensión superficial, en N/m. b) Calcule velocidad en la inundación : (

)

c) Calcule velocidad de operación :

(

)

d) Calcule el área neta de flujo de gas en la torre :

Donde: An = Área neta de flujo del gas. At = Área sección transversal de la torre. Ad = Área seccional de un vertedero. qG = flujo volumétrico del gas e) Calcular área seccional de la torre : 

Asuma longitud del derramadero : (

)

Donde: W = longitud del derramadero (60 a 80 % del diámetro de la torre). DT = Diámetro de la torre.

 Obtenga Ad / At : Fracción del área ocupada por un vertedero (véase la tabla 6.1del citado texto de Treybal) : calcule basado en el porcentaje definido al hallar Fw). 

f)

Área seccional de la torre:

Diámetro de la torre: (

)

Se aconseja redondear el valor a una cifra práctica: 7. Calcule la longitud del derramadero :

8. Calcule el área seccional de un vertedero (

)

9. Calcule el área activa:

Donde Aw es el área utilizada por soportes del plato más área de zona de desprendimiento más área de distribución. a) Despréciela para diámetros pequeños. b) Defínala para diámetros mayores. c) Puede alcanzar hasta el 20 % de At. normalmente 15 % para soporte y anillo únicamente 10. Cheque el flujo del liquido sobre el plato : q/ W ≤ 0.032 m3/ s*m (longitud del derramadero), Donde: q es el flujo del líquido en m3/s.

11. Calcule la cresta del líquido sobre el derramadero: h1. a) Asuma Weff = W. Valido para W/ DT≈ 0.7. Donde Weff es la longitud efectiva del derramadero, en m. b) Calcule hl : ( )

⁄

⁄

(

)

c) Calcule Weff/W :

(

)

(

)

)

{*(

+

}

Repita los cálculos a) y b) hasta que no haya diferencia del valor W/Weff entre dos cálculos consecutivos. 12. Chequee la profundidad del liquido sobre el plato :

Donde hu es la altura del derramadero. 13. Calcule la caída de presión en seco hD :

[

(

)

Donde C0 = coeficiente del orificio. l= espesor del plato. f = factor de fricción de Fanning.

En el rango de 0.2 ≤ 1/ d0 ≤ 2.0:

(

)

(

) ]

14. Calcule la caída de presión resultante que genera el liquido sobre el plato(hL):

Donde z = Ancho de flujo promedio. Va = Velocidad del gas basada en Aa. 15. Calcule la caída de presión residual:

Donde : σ= Tension superficial. gc = Factor de conversion. g = aceleracion de la gravedad. 16. Calcule la perdida de presion en la entrada del liquido ( h2):

(

)

Donde: Ada = es el area menor entre la seccion transversal del vertedero y el area libre entre el vertedero y el plato en el fondo.

17. Calcule el retroceso del liquido en el vertedero ( h3) :

18. Chequee el nivel de liquido en el vertedero : ⁄ Si no cumple hay que redefinir el espaciamiento entre platos y repetir el algoritmo de calculo desde el paso 6.

19. Calcule la velocidad minima a traves de los orificios.

(

)

(

Donde z es el recorrido del liquido sobre el plato.

20. Chequee la velocidad en los orificios.

)

(

√

)

(

)