Problemas de Agitación y Aereación

Problemas de Agitación y Aereación  A cylindrical tank (1.22 m diameter) is filled with water to an operating level equal to the tank diameter. The tank is equipped with four equally spaced baffles whose width is one tenth of the tank diameter. The tank is agitated with a 0.36 m diameter flat six-blade six -blade disk turbine. The impeller rotational speed is 2.8 rps. rps . The air enters through an open-ended tube situated below the impe ller and its volumetric flow rate is 0.00416 m3Is at 1.08 atm and 2 5°C. Calculate the following properties and compare the calculated values with those experimental data reported by Chandrasekharan and Calderbank (1981): Pg =697 W a. Power requirement

17. Un volumen de agua de 0.21 m 3 (densidad=10 3 kg/m 3, viscosida v iscosidad=10 d=10-3N s/ m 2) se agita en un tanque cilíndrico de 0.6 m de diámetro mediante un impulsor de 0.24 m de diámetro.  A una velocidad de 5 rps, se encontró que el impulsor transmitió 720 W de potencia al fluido. Calcule la velocidad del impulsor para operar un tanque geométricamente similar, de modo que transmita 2 KW/m 3  a 15 m 3  de agua. Para el primer tanque, ¿cuál es la velocidad máxima del impulsor si se cuenta con un motor de 2 HP?

18. Se proyecta utilizar un tanque cilíndrico, al cual se aire, para producir levadura. Las condiciones de fermentación son las siguientes:   Diámetro del tanque 4m   Volumen del líquido 125 m 3 Flujo de aire 0.5 VVM Presión de tanque 0.5 atm Temperatura 30ºC     

Con agua y usando un electrodo de oxígeno, se obtuvieron los siguientes datos: Tiempo (s) 0 10 20 30 40 50 60

Tensión de O2 (KN/m2) 5 11.1 14.1 15.9 16.8 17.3 17.6

Calcule el coeficiente de transferencia de masa Encuentre la productividad máxima del sistema para la producción de levadura en cultivo continuo, usando melazas.

19. Diseñe un fermentador piloto de 550 L para los siguientes requerimientos: Viscosidad de 0.01 100 cp Densidad de 50 a 75 1b/ft3  

   

Geometría estándar 20% de pérdida de potencia del motor en sellos, conexiones, etc. El motor deberá operar de 0 a 300 rpm Volumen de operación aproximadamente 70%

Indique las relaciones geométricas y el tamaño del motor eléctrico requerido.

57. Un fermentador de 30000 L (volumen de operación 20000 L) se emplea para la producción de levadura. Este sistema tienen dos impulsores, y la relación altura/diámetro del tanque es 2. Se usan turbinas de seis aspas planas con relaciones estándar. Los agitadores operan a 50, 70 y 85 rpm y las velocidades de aeración son 200 y 300 m 3/h. a) Calcule la potencia (sin aeración) requerida a diferentes velocidades de agitación. Exprese su respuesta en HP/1000 galones, y diga cuál es el tamaño de motor requerido. b) Calcule la potencia con aeración usando la correlación del número de aeración, Na, así como la de Michel y Miller. ¿Cuál puede ser una causa de las diferencias?

61. En un fermentador de 5L se hizo la prueba del sulfito para determinar el kLa. El experimento se realizó en las siguientes condiciones: - Temperatura del aire 29 ºC - Temperatura del agua del fermentador 30 ºC - Flujo de aire 1 vvm - Volumen del líquido 3L - Velocidad de agitación 300 rpm - Normalidad del tiosulfato usado para la titulación 0.5 N Las muestras se tomaron cada 5 min y se obtuvieron los siguientes resultados: Muestra Núm. Volumen de muestra (ml) Volumen de tiosulfato(ml) 1 5 21 2 5 20.7 3 5 20.35 4 5 20 5 5 19.7 6 5 19.3 7 5 19 8 5 18.7 9 5 18.7 10 5 18.7 Determine el valor de k La

62. Usando un electrodo de oxígeno disuelto, en un fermentador con levadura, se obtuvieron los siguientes resultados con la técnica dinámica: Tiempo (s)

Oxígeno disuelto(ppm)

0

5.2

10

5.2

20

5.2

30

5.2

40

4.7

50

4.2

60

3.7

70

3.1

80

2.6

90

2.0

100

1.5

110

0.9

120

2.8

130

3.8

140

4.2

150

4.4

160

4.5

Se cortó el aire

Se reinició la aereación

Determine el valor del k La, QO2 X y C*

63. Se carga un fermentador de 500 L con un medio de cultivo y se empieza a introducir el aire; la temperatura es de 30ºC y el pH de 5. Para determinar el kLa se emplea la técnica de eliminación de gas con nitrógeno. Se obtuvieron los siguientes resultados: Tiempo (s) 0 10 20 30 40 50 60

Oxígeno disuelto(ppm) 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7

70 80 90 100 110 120 130 140 150

3.2 1.8 0.8 0.15 1.7 2.41 2.9 3.2 3.3

Se corta el aire y se inyecta N2

Se reinicia aereación

160 170 180 190

3.41 3.52 3.59 3.61

a) Grafique CL vs tiempo.  Aplique la ecuación de balance para las diferentes etapas y determines el k La?  

=  ( ∗ −  ) − 2 