UNIDAD 1: CICLO DE LA TAREA: TAREA 1: DIMENSIONAR DE UN LAVADOR VENTURI
POR: CARLOS JULIO DÍAZ PAZ CÓDIGO: 76327043
TUTORA: JESSICA PAOLA PAEZ
CÓDIGO DEL CURSO: 358038_2
ESCUELA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS, PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD POPAYÁN - CAUCA OCTUBRE DE 2017
Tabla 1. Datos diferentes para cada participante. Estudiante
VG (cm/s)
Carlos julio Díaz Paz Nubia Andrea Gallego Soacha Jheisson Antonio Hernández
4643 4609
Factor L/G (L/m3) 2,0 2,1
4629
2,2
4668 4611
2,3 2,4
Yuly Alexandra Murillo
1. Datos generales (para todos) Flujo molar de los gases (n)=15312,01 mol/h Temperatura (T) = 70 ºC Presión (P)= 1 atm = 101325 Pa Angulo de convergencia (ß1) = 12,5º Angulo de divergencia (ß2) = 3,5º La densidad del gas (PG) = 1,02x10-3 g/cm3 La viscosidad del gas (U G) = 2,03X10-4 Poise [1 Poise = 100 centipoise = 1 g/(cm·s)] La densidad del agua (PL) = 0,98 g/cm3 La viscosidad del agua (U L) = 4,88X10-3 Poise La tensión superficial del agua (σ)=65,9 dyn/cm. (1 dyn = 1 Dina = 1 g·cm/s² = 10-5 kg·m/s²) Factor f´=0,25
Tabla 2. Distribución de tamaño de partículas emitidas. Rango (µm) Diámetro de corte Masa acumulada Masa mi (%) (µm) (%) 0-1
0,1
20,1
20,1
1-5
5
42,6
22,5
5-10
10
66,9
24,3
10-100
100
100
33,1
Para realizar el ejercicio nos basaremos en el ejemplo de cálculo de Vera, J. (2005) citado en el contenido de la unidad 1. Calcule el flujo de los gases QG así: Se realiza la conversión 70°C a kelvin = 70 + 273,15 °k = 343,15 °k y Convertir 1 atm a Pascal (Pa); 1 atm = 101325 Pa
∗ ∗ 0 1 . ° 1 5312, ∗ 8, 3 14 ∗ 343, 1 5 ℎ . = = 341,16/ℎ 101325 3 41, 1 6 = ℎ ∗ 36001ℎ = 0.12/ 0 , 1 2 1000000 = ∗ 1 = 120000/
Reemplazando tenemos
Convertir a m 3/s
2. Calcule el diámetro D2 de la garganta, teniendo en cuenta que QG = VG*A2, donde VG es la velocidad del gas en la garganta y A2 es el área en la garganta, en este sentido debe calcular A2 así:
1 20000 = = 4643 = 25,84 = 2∗ = 2 3, 215,41684 = 5,74
∗ 2, donde r es el radio, el cual debe calcularse, y Luego tenga en cuenta que: 2 = multiplicado por dos es igual al diámetro. Halle el diámetro en cm.
3. Debido a que la relación de A1 ≈ 4 * A2 se tiene:
= 4∗ = 4∗ 25,84 = 103,36 = 2 ∗ = 2 13,03,141636 = 11,47 = 2 2 = = 11,427 5,742 = 5,7 2,87 = 2,83 = = 2,8132,5° = 20,,8232 = 12,8 = = 2,833,5° = 2,0,8306 = 47,16
4. Halle el valor de a en cm teniendo presente el D1 y el D2, así:
5. Calcule la longitud de la zona convergente Ic en cm, con el valor de ß1:
6. Ahora calcule la longitud de la zona divergente Id en cm, con el valor de ß2:
7. Halle el flujo volumétrico del líquido QL en m3/s:
2 = ∗ = ∗0.12/ = 0,24/ = 0,24 ∗ 10001 = 0.00024/ , , , 5 8600 = ∗ + 597, 1000 =
Asumimos el valor L/G como 2
⁄ 3
8. Calcule el diámetro Sauter
en μm:
, , dyn , − 65, 9 5 8600 4, 8 8 ∗10 0. 0 0024 / cm = 4643 ∗0,98 +597 (65,9 dyncm ∗0,98 ,) 1000 0.12/ = = 103.49+21.31∗ 2,82 = 103,49 + 60.09 = 163,58 = 0.016358 9. Calcule el parámetro de impacto Kp para los diámetros mayores a 5 μm, así: Tomando diámetro de 7,5 μm:
= 9 ∗ ∗∗ − 0 , 0 0075 ∗ 4643/ 2 , 6 1∗ 10 = 9 ∗ 203 ∗ 10− ∗ 0,016358 = 2,99∗ 10− = 87,29/ 0 , 0 055 ∗ 0, 1 4 = 9 ∗2,03 ∗10−/ ∗ 4648/ = ∗ 0,016358 2,99∗ 10− = 4682,27/
Tomando diámetro de 55 μm:
10. Luego calcule la penetración para cada diámetro de pa rtícula mayor a 5 μm, así: Tomando diámetro de 7,5 μm:
= 55 ∗ ∗1 ∗ ∗ ∗ ∗ 0,7 ∗ ´ + 1,4 ∗ ∗ 0,´7+0,7 + 0, 7+0,49 ∗ ´ ∗ = {0,0002455∗∗ 46430,187,2 ∗2,2∗0,99083∗0,∗10016358 − 87,29/ ∗0,25+0,7 ∗[0,7 0,49 ∗ 0,25+ 1,41∗ 0,7 + 0,7+87,29/ ∗ 0,25 ]∗ 87,29}
= {13,33 ∗ 0,7 87,29/ ∗ 0,25 +1,4 ∗3,47+0,022 ∗ 87,129} = 0,103,9533∗ 17,64 ∗ 0,01 = {13,33 ∗ [0,7 4682,0,4297/ ∗0,25+1,4 ∗14682,27/0,7∗ 0,25+0,7 + 0,7+4682,27/ ∗0,25]∗ 4682,27/} = {13,33∗ [0,7 4682,27 ∗ 0,25+ 1,4 ∗7,42+0,00041835] ∗ 0,00021357} = 13,33∗ =1162,0,03745 ∗ 0,00021357
Tomando diámetro de 55 μm:
11. Se calcula la eficiencia para cada rango de la tabla 2,
ƞi , ƞi
= 1 – Pt
Para cada rango de la tabla 2 así
= 1 = 1 = 1 0,098 = 0.905 = 1 = 1 0,037 = 0,963
Tomando diámetro de 7,5 μm:
Tomando diámetro de 55 μm:
12. Ahora la eficiencia fraccional mi teniendo en cuenta la tasa en porcentaje para cada rango, Para el diámetro de 7,5 μm el porcentaje según la tabla 2 es 24,3%:
= ∗ = ∗ = 0,905 ∗ 24,3% = = ∗ = 0,963 ∗33,1% = 31.88% ∗ ∗ 0, 0 0102 4643 ∗ ∗ 0, 1 16358 0,000203 = 381,62 = 24 + 4/ = 381,2462 + 381,462/ = 0,61 2 ∗ ∗ ∗ 2 ∗0,0,0616358 ∗ 0, 9 8/ 1 ∗0,00102/ = 51,53 x = 316∗ ∗ ∗ ∗ ∗ +1 +1 = 0,375 +1 = 1,375 ≅ 1,4 = 3 ∗51,16 ∗30,6016358 ∗ 0,61 ∗0,∗0,090102/ 8/ 21,99%
Para el diámetro de 55 μm el porcentaje según la tabla 2 es
13. Calculo de Reynolds, el cual debe estar entre 10 a 500:
14. Calculo del coeficiente de arrastre para las gotas CD:
15. Calculo de la longitud óptima de la garganta It en cm:
16. Cálculo del valor de x, luego se calculará la caída de presión:
17. Ahora hallar la caída de presión ΔP y chequee que este entre 10 y 150:
∆P = 2 ∗ρ ∗ ∗ ∗1 1,42+ √ 1,4 1,4 0, 0 0024 ∆P = 2 ∗ 0,cm98g ∗4643 ∗ 0,12 ∗ 1 1,96 +1,37 = 2 ∗ 0,98 ∗21557449 ∗0,002∗ 1+1,96+1,37 = 84808,53 ∗0,000405 = 34,23
Por lo tanto se encuentra dentro del rango 10 y 150
18. Calcule la penetración para rangos menores de 5 μm
Luego calculé la eficiencia μm. (Ver puntos 11 y 12).
ƞi
= =3,3,47∗47∗ 34,∆P23−,−, = 0,022
y la eficiencia fraccional mi para los diámetros menores de 5
Para partículas menores a 5 μm, no se requiere calcular el parámetro de impacto pues la penetración es función de la caída de presión que para las dimensiones dadas y según los cálculos . Es decir, la penetración resulta para que se hicieron en el punto 17, su valor es 14,09
= 3,47∗ 34,23−, = 0,022 = 1 = 1 0,022 = 0,978
esos rangos de tamaño (Fuente: Vera, 2005):
La eficiencia ƞi para los diámetros menores de 5 μm:
La eficiencia fraccional mi para los diámetros menores de 5 μm.
Según la tabla 1 para el rango 0 - 1 μm la Masa m (%) es 20,1 y para el rango 1 – 5 μm la Masa m (%) es 22,5 que sumados nos da 42,6 %.
= = 0,978∗ 42,6% = 41,7% 21,99%+ 31.88%+41,7% = 95.57%
19. La sumatoria de ƞi * mi corresponde al valor de ƞo que es la eficiencia global de colección.
Tabla 4.resumen de resultados
Código del estudiante: 76327043 Factor L/G: 2 ⁄ 3 Flujo del gas QG: 0,12m3/s Rango (μm) da (μm) mi (%) 0,5 0 -1 20,1 3 1-5 22,5 7,5 5 - 10 24,3 55 10 -100 33,1
Velocidad del gas VG: 4643cm/s Caída de presión ΔP: 34,23 H2O Eficiencia global ƞo= 95,57% Kp 87,29 cm/s 4682,27cm/s
Pt 0,022 0,022 0,037 0,037
ƞi
ƞ
0,978 0,978
0.905 0,963
* mi 41,7% 41,7% 21,99% 31.88%
Dimensiones obtenidas, represéntelas de acuerdo a sus cálculos: lt
a
b
D1 / 2
1
lc
2
D2 / 2
ld
Fuente: Vera, J. (2005). Diseño de un sistema de remoción de contaminantes del aire generados desde un incinerador de desechos hospitalarios Figura 4.6 Esquema para dimensionar el lavador de partículas.
Bibliografía Vera Figueroa, Juan Pablo. (2005). Diseño de un sistema de remoción de contaminantes del aire generados desde un incinerador de desechos hospitalarios. Escuela Superior Politécnica del Litoral. Recuperado de http://www.dspace.espol.edu.ec/xmlui/handle/123456789/14630 Universidad Nacional Abierta y a Distancia. (2017, Octubre 26). 1era Webconference – Sistemas de control de emisiones. Recuperado de: https://goo.gl/8fyyxC
Universidad Nacional Abierta y a Distocia. (2017). Instrucciones para la Tarea 1 Dimensionamiento de un Lavador Venturi.
