UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA EFP Ing. en Ind. Alimentarias CURSO: Separaciones mecánicas y transporte
SEGUNDA PRACTICA CALIFICADA 2011 TEMA: AGITACION Y MEZCLA 11/04/2011 1.
Diseñar un mezclador de harinas para 200 kg de capacidad/bach, para producir una mezcla de harinas de densidad de 450 kg/m3. a) Calculo de dimensiones del mezclador Tabla 4.2: Parámetros de diseño Parámetro m (kg) δ (kg/m3) Nivel del producto en el mezclador
Cantidad 200 450 Hasta llenar el semicírculo
D =3
8m , 2.4 π δ
D =3
8( 200 kg ) , L = 2,4 D , 2.4 π ( 450 kg/m 3 )
h=
L = 2,4 D ,
h=
5 D 6
5 D 6
Remplazando los valores en las ecuaciones para cada cantidad determinamos el diámetro, longitud y altura del mezclador. Tabla 4.3 Dimensiones generales en resumen de la carcasa. Masa
Densidad
Diámetro
Largo
Altura
(kg) 200
(kg/m3) 450
(m) 0,78
(m) 1,87
(m) 0,65
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2. Un tanque de agitado tiene turbina de disco de aspas planas de
0,41m de diámetro que gira a 115 rpm. Se desea mezclar vino de fruta, la densidad a 20°C es 998 kg/m3, la viscosidad a 20°C es 0.001003 Kg/m-s. • Calcular la potencia del agitador para un tanque sin bafles • Calcular la potencia del agitador para un tanque de 0,13 m de tamaño del bafle. SOLUCION a)
Para tanque sin bafles Cálculos N Re =
( 0,41 m ) 2 x 1,917
rev/s 998kg/m 0,001003 kg / m − s
3
N Re = 3,205 x10 5 Re > 300, tanque sin bafles, y agitador de turbina de 6 palas o aletas corresponde a la curva B
Con Re y Curva B se tiene: Po =1
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Ahora calculamos Fr y la constante y:
Fr =
y=
N 2 Da g
a − log(Re) b
N 2 Da (1,917 ) (0,41) = 0,153 = g 9,81 2
Fr =
y=
1 − log( 3,2 x10 5 ) = −0,113 40
Calculo de potencia Po =φ Fr y =1x (0,153 ) −0,113 =1,24
P = (1,24 )(1,917 ) ( 0,41 ) 998 =101 ,00W 3
5
P =101 ,00 W
b) Para tanque con bafles Re > 300, tanque con bafles, y agitador de turbina de 6 palas o aletas.
N Re = 3,205 x10 5
- Dimensiones características
Dt
- Agitador de turbina de 6 palas
Da
=,
Ht
Da
,J
Da
=
0,13 = 0,32 0,41
Es la curva nº 1 de Fig. 1
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Del grafico se tiene: Po = 7
P P = o gc
3 5 N D δ
7 P = 1 kg m N s2
(1,917 rev / s ) 3 ( 0,41 m ) 5 998 kg / m 3
(
)
P =570 ,18 W
Se tiene un fermentador equipado con 2 set de turbinas de paletas planas y 4 baffles. Las dimensiones del fermentador son: Diámetro del fermentador 3m (Dt), Diámetro del agitador 1.5m (Da), Ancho de los baffles 0.3 m (J), Altura del líquido 5 m (H). Las características del caldo de cultivo son una densidad de 1200 kg/m3 y una viscosidad de 0.02 kg/m sec.Las condiciones de operación son una velocidad de rotación de 60 rpm y una velocidad de aireación de 0.4 m3 de aire/m3 min. de medio. Se requiere calcular • La potencia requerida para un sistema sin gas • La potencia para un sistema aireado 3.
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SOLUCION a) Potencia requerida para un sistema sin gas Cálculos N Re =
(1,5m ) 2 x 1,0
rev/s 1200kg/m 0,02 kg / m − s
3
N Re =1,35 x10 5 Re > 300, tanque con bafles, y agitador de turbina de 6 palas o aletas.
N Re =1,35 x10 5
- Dimensiones características - Agitador de turbina 6 palas Fig. 1
Del grafico se tiene:
Dt
Da
= 2,
Ht
Da
= 3,3, J
Da
= 0,2
Es la curva nº 1 de
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Po = 7
P P = o gc
3 5 N D δ
7 P = 1 kg m N s2
(1,0rev / s ) 3 (1,5m ) 5 1200 kg / m 3
(
)
La potencia consumida por el impulsor de turbina de disco de 6 aspas planas utilizado para la mezcladora para vino de frutas es: P =63787 ,5 W
b)
Potencia requerida para un sistema con aireación Qaire = 0,4 m3aire / m3 min medio Vmedio =
Qaire =
π 32 4
x5 = 35 ,34 m 3
0,4 m 3aire 35,34 m3 . min = 0,236 m 3aire / s m 3medio . min 60 s
Calculo de número de aireación
Na =
0,236
m3 s
Q = = 0,070 rev N Da3 (1 )(1,5m)3 s
( )
Na = 0,070
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En el grafico Na x102 = 0,070 x100 = 7
Pg P
= 0,65
Pg = 0,65 P Pg = 41461 ,87 W
Pg = 0,65 ( 63787 ,5) = 41461 ,87 W
