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
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 ∆=
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 ∆=
EVAPORADOR BUFLOVAK DE PELÍCULA DESCENDENTE
3
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
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
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
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
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)
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
10 EVAPORADOR DE PELICULA DELGADA AGITADA (EPDA)
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
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)
13
BOMBA MAMUT MULTILÁMINA
RELLENO ESTRUCTURAL
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)
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
16 DESTILADOR DE CAMINO CORTO
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=
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
19 INTERCAMBIADOR DE SUPERFICIE RASCADA
20
ϕ2/1)(13,1 nrePRNu = 4/1Pr2
=ϕ
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 :