FLUIDODINÁMICA Y VACÍO TECNOLOGÍA DE...

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INGENIERÍA BERNOULLI S.A. FLUIDODINÁMICA Y VACÍO TECNOLOGÍA DE PELÍCULA DELGADA-AGITADA LA TECNOLOGÍA DE CAPA DELGADA Y SUS APLICACIONES EN LA INDUSTRIA DE GRASAS Y ACEITES 1

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INGENIERÍA BERNOULLI S.A. FLUIDODINÁMICA Y VACÍO

TECNOLOGÍA DE PELÍCULA DELGADA-AGITADA

LA TECNOLOGÍA DE CAPA DELGADA Y SUS APLICACIONES EN LA INDUSTRIA DE GRASAS

Y ACEITES

1

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1

q: Calor transferido por unidad de tiempo, W k: Conductividad térmica del material, W/mK e: Espesor de la pared, m A: Superficie de intercambio, m2

Δt : Diferencia de temperatura entre las caras de la pared, K h: Coeficiente laminar de transferencia calórica, W/m2K B: Espesor de la película, m μ: viscosidad dinámica, Pa s ρ densidad, kg/m3 g: aceleración de a gravedad, m/s2

tAekq ∆=

3/1

23

=

ρµτ

gB

(1)

(2)

(3)

tAhq ∆=

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2

N: Caudal molar del componente que se transfiere, kmol/s A: Superficie de trasferencia, m2 Df : Difusividad del componente en el medio, m2/s e: Espesor de la película Δc: Diferencia de concentración molar kmol/m3 Δx: Gradiente de fracción molar ρL : Densidad del líquido kg/m3 mL: Masa molecular del líquido, kg/kmol kL: coeficiente de difusión

(6)

ecADN f

∆= (4)

(5) xe

mDAN

L

Lf ∆=ρ

xkAN L ∆=

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EVAPORADOR BUFLOVAK DE PELÍCULA DESCENDENTE

3

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4

Re: Número de Reynolds Φ: parámetro de la correlación de Dukler, W/m2K

(9)

µτ4

=eR (7)

(8)

3/1223529,0

=

τµρ gkh

3/1

3

23

=

µρφ gk

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CORRELACIONES DE DUKLER 5

Φ: parámetro de la correlación de Dukler, W/m2K h: coeficiente laminar: W/m2K Pr: número de Prandtl = cp: calor específico a presión constante, J/kgK k

c pµ

ESPESOR DE PELÍCULA TRANSFERENCIA DE CALOR

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6

5/35/1

803,0 σµρτ

=

g

5/35/1

34,1

=

gBc ρ

µρσ

(10)

(11)

τ: Flujo perimetral, g/scm μ: Viscosidad dinámica. poise ρ: Densidad, g/cm3 g: Aceleración de la gravedad, cm/s2 σ: Tensión superficial, dina /cm

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EVAPORADOR BUFLOVAK DE PELICULA ASCENDENTE CON RECIRCULACIÓN

7

A. Entrada de vapor

B: Salida de condensado

C: Purga de gases

L: Alimentación

J: Salida de concentrado

F: Salida de vapor

E: Separador de gotas

M: Separador de impacto

H: Caño de recirculación

K: Válvula de cambio de 1 paso a

recirculación

G: Retorno de arrastre separado

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8

Nu =0,023 Re 0,8 Pr 0,4 Φ 0,14 Nu: Número de Nusselt : hD/kL Pr: Número de Prandtl: .cLμ/kL Φ: Relación de viscosidades, contra la pared y en la corriente

(12)

425,02

6,03,0 PrRe

=

σρφα

LLL

L

gpGch (13)

Nuf = 8,5 Ref 0,2 Prf 1/3 Sf2/3

Nuf = hL/kL Ref = ρuL / μL Prf= cLμl/kL Sf= uv/uL

(14)

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9

ϕρϕρ

ωvv

LL

uu )1( −

= (15) ρL y ρv : densidades del líquido y del vapor, kg/m3 uL y uv: velocidades del líquido y del vapor, m/s

125,0

18,0

875,0570

=

θρ

µckh

(16)

nNNDnD 1/==

ππ

θθ :tiempo entre el paso de dos palas sucesivas, s n: Número de palas N : giros por segundo, 1/s

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10 EVAPORADOR DE PELICULA DELGADA AGITADA (EPDA)

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11

5/4

5/6

10/3

1 55,0

=

xD

eReRN

M

Lp (17)

xLDNPN p 33

11 ρ=

LxNDNP p3

1 )(ρ=

x/D: holgura adimensional

D: diámetro del casco, m

x: huelgo entre pala y casco, m

L: largo de la pala

Pl: Potencia requerida requerida por una pala, W

P: potencia total, W

NP1: Número de potencia de una pala

ReM = Nº Reynolds del mezclado

ReL = Nº de Reynolds del film

τ: Flujo perimetral en el casco: Kg/ms

µ

ρ xDN

1PnP =µτ4

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12

P = 248 n w μr m r N3 (19)

248 : 2 π al cubo n: número de palas r: Radio del casco μ: Coeficiente de rozamiento w: número de barredores por pala m: masa de la pala, kg N: número de revoluciones por segundo, 1/s μr = 0,2 para teflón sobre acero y líquidos viscosos con sólidos en suspensión μr = 1,5 para acero sobre acero, seco. μr = 1 para acero sobre acero lubricado

w = r t (20)

fNnkch 1)(2 2/1ρ

π= 50,3

500+=

rPfk

crP µ= (18)

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13

BOMBA MAMUT MULTILÁMINA

RELLENO ESTRUCTURAL

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14

2

1lnº)1(

100018aa

pEmKpx

TT

LS

aaLhv

La

γ−=

Ts: temperatura absoluta del vapor, K

TL: temperatura absoluta del aceite

p: presión de operación, Pa

a1 y a2: acidez, % o g/lt, o fracciones en peso o

fracciones molares

Kh: corrección por hidrólisis, 0,027 (soja) , 0,034

(girasol), 0,048 (Maíz)

mL: masa molecular del aceite, kg/kmol :878 (soja y

girasol), 860 (grasa)

E: eficiencia de desodorización normalmente 0.8

paº: tensión de vapor del ácido graso puro , Pa

γ: Coeficiente de actividad, normalmente 0,9

(21)

pa: tensión de vapor de los ácidos grasos en el aceite, Pa

paº tensión de vapor de lo0s ácidos grasos puros a la temperatura de

operación

x:a: fracción molar de los ácidos grasos en el aceite

γa: coeficiente de actividad de los ácidos grasos en el aceite,

aproximadamente 0,9. Corrección de la ley de Rault por desvío de la

idealidad.

pa = γa xa pao (22)

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15

−−

−+

−= )()(ln

º)1(100018

21212

1 aaaaaa

pEp

mKx

TT

LaS

aLhv

La

γ

2

1

aanlNt =

(23)

(24) Nt= ln (1/0,04) = ln 25 = 3,2

ptp FAQ

FuMELR ==

*(25)

MELR (Minimum Effective Liquid Rate) m2/s u*: Velocidad superficial, m/s Fp : Factor del relleno, m2/m3 : Superficie efectiva, en operación, por m3 que se encuentra en las tablas Q: Caudal de líquido, m3/s At: Sección transversal de la columna, m2 Anillos, monturas e intalox: MERL: 2 x10-5 Rellenos pulidos y plásticos de difícil mojado: 3,4 x 10-5

2

1lnº)1(

100018aa

pEmKpx

TT

Wtw

aaLhv

Ls

γ−=

(26) W: Contenido de aceite en la celda, kg t: Tiempo de residencia, h ws: Caudal de vapor de borbotado: kg/h

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16 DESTILADOR DE CAMINO CORTO

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17

mRT

pv

2πµ

λ = (27)

(28)

(29)

RT2mpGπ

=

λ: camino libre medio molecular, m

μv: viscosidad del vapor Pa s

G: Flujo másico o evaporación específica máxima;

kg/s m2

R: Constante de los gases = 8315 J/kmol K

m: Masa molecular del producto destilado: kg / kmol

T: Temperatura absoluta, K

p: Presión, Pa

Si G se expresa en kg/h m2 y p en μbar: TmpG 575,1=

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18

m: Masa de una pala mc: Masa del canasto giratorio n: Número de palas w: Número de rodillos por pala d1 y d2: Diámetro interior y exterior de los rodillos ex: Excentricidad del canasto, m

η: Coeficiente de rodadura de los rodillos, m nc: Coeficiente de rodadura de las ruedas del canasto r: radio de casco,m N: Número de giros por segundo

(30)

+

+= cxcem

ddmwnrNP ηη

2

2

13 1248

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19 INTERCAMBIADOR DE SUPERFICIE RASCADA

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20

ϕ2/1)(13,1 nrePRNu = 4/1Pr2

khDNu =

µρNDeR

2=

kcrP µ

=

Para Re >Rec

18,0)200(78,21

+−=

Peϕ

kcdDuPe a ρ)( −

=

Para 400<Pe <6000

Pe: Número de Peclet = Re Pr

31,0

68,03/279,1

)().(151

dDLnDNP

−=

µ Potencia requerida, fórmula empírica :