Preinforme Laboratorio 2. Transferencia de Masa: Absorción

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Además, se tiene un anemómetro para medir velocidad de gas en el ducto de salida, probeta y cronometro para determinar flujos del líquido de salida. Se usa un refractómetro conectado a un baño termostato para determinar el índice de refracción de la solución, para con esto saber el contenido de acetona en la solución.

Para obtener los datos se cuenta con un sistema en el que se encuentra información referente a las variables del proceso y se pueden fijar puntos (set points) para parámetros que determinan el caudal de agua y la velocidad del aire que entran a la columna.

A continuación, se presenta el diagrama esquemático, figura 1:

Figura 1: Esquema columna absorción.

- Experiencia

- Plan de actividades

Lo primero a realizar es cargar con acetona el sistema, además se deben seleccionar los flujos de agua, aire y acetona para realizar la experiencia. Para cargar con acetona se deben considerar las medidas de seguridad respectivas.

Lo siguiente es esperar a que el flujo de todas las entradas y salidas sean constantes, que se alcance un estado estacionario. A partir de esto se empiezan a registrar los datos.

Los datos que se registran son: Temperaturas de flujos que entran y salen, flujo de aire que entra mediante Vortex, caudal de agua que satura aire con rotámetro, caudal de agua que entra a la columna con flujometro, diferencia de presión de gas con manómetro (U), contenido acetona que sale en solución con refractómetro, velocidad de aire de salida mediante velocidad de gas en ducto salida, medida con anemómetro, junto con diámetro de tubería del gas que sale y flujo del líquido que sale con probeta y cronometro usando relación volumen/tiempo.

Después terminar la experiencia se cierran las entradas de flujos, abiertas en un principio, y se apagan los equipos usados.

- Relaciones teóricas a utilizar

Las ecuaciones a usar en este caso son las que provienen de los balances de masa para una columna de absorción, en este caso para el soluto, usando la zona de entrada de líquido y salida de gas como volumen de control:[pic 2][pic 3]

(1)

(2)

En este caso (2) corresponde a la línea de operación, que relaciona gas y líquido en cualquier nivel de la torre. Por otro lado se tiene una línea de equilibrio que relaciona la interfase, que viene dada por la ley de Henry que es:

[pic 4]

Para determinar la altura se hace un balance de materia para un volumen de la torre, suponiendo V (flujo de gas) constante, lo que considera que la cantidad absorbida de soluto es muy pequeña y no afecta a este flujo, que viene dada por:

[pic 5] (4)

Además N, que es el flujo molar por unidad de área transferido desde el gas al líquido, se puede determinar desde el lado del gas o líquido, los que quedan como:

[pic 6]

[pic 7]

Como el flujo es constante, ambas ecuaciones se pueden igualar. Además se usa la ley de Dalton que es:

[pic 8]

Usando esta junto con la ley de Henry y las de flujos molares se obtiene:

[pic 9] (8)

En esta KG corresponde al coeficiente de transferencia de masa global. De esta ecuación se obtiene la expresión que determina la altura que es:

[pic 10] (9)

El término dentro de la integral es el número de unidades de transferencia (NTU), mientras el que lo antecede es la altura de una unidad de transferencia (HTU). Este desarrollo es análogo para obtener los NTU en el caso de considerar como fuerza impulsora de transferencia de masa la fase líquida.

Por otro lado la eficiencia se calcula como:

[pic 11]