Práctica de Torre e destilación

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5. Se registró con el termómetro la T del agua de enfriamiento de 19.2 °C.

6. Se calibró el refractómetro

[pic 17][pic 18]

7. Se registraron los índices de refracción de las soluciones de las 6 soluciones.

8. Se extrajo, en un tubo de ensayo, una muestra de la solución del ebullidor y se dejó enfriar por 5 min en la tina de agua de enfriamiento del refractómetro.

9. Se midió el índice de refracción de la solución.

CALCULOS Y RESULTADOS

[pic 19]Figura 2.1 Gráfica de índices de refracción contra fracción volumétrica en porcentaje

El índice de refracción correspondiente a la muestra tomado del fondo del hervidor fue de 1.337, a este valor se obtiene una fracción volumétrica de aproximadamente 0.04, con este dato se procedieron a calcular las fracciones másicas y molares:

[pic 20]

[pic 21]

[pic 22]

[pic 23]

En la siguiente tabla se muestran los valores de todas las propiedades necesarias para el cálculo del factor Csf:

Tabla 2.1 Propiedades de componentes puros y de mezcla.

COMPONENTES

Agua (líquida)

Etanol (líquido)

Mezcla

Etanol

(vapor)

PROPIEDADES A Tsat = 89.3 °C

Densidad

965.64 kg/m3

726.22 kg/m3

828.96 kg/m3

1.5497 kg/m3

Tensión superficial

0.0604 N/m

0.01618 N/m

0.04796 N/m

Viscosidad cinemática

0.3183*10-4 kg/m.s

0.3672*10-4 kg/m.s

0.3315*10-4 kg/m.s

Capacidad calorífica

4205 J/kg.°C

3164 J/kg.°C

4827.53 J/kg.°C

Calor de vaporización

2309.88*103 J/kg

854.04*103 J/kg

2265.56*103 J/kg

Número de Prandtl

2.1875

7.613

2.363

Las propiedades de la mezcla y de los componentes puros se calcularon con ecuaciones obtenidas con datos experimentales para mezclas de etanol – agua que se encuentran reportadas en el trabajo de Osney Pérez Ones, Jorge Díaz Rodríguez, Lourdes Zumalacárregui, Osvaldo Gozá León “Evaluación de propiedades físicas de mezclas etanol-agua (I y II), Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia N.° 52 pp. 62-74. Marzo, 2010”.

El cálculo del flux de calor cedido por la resistencia se realizó de la siguiente manera (el área fue aproximada y el calor de 2000W se encontraba reportado en el manual del equipo):

[pic 24]

Para encontrar el valor de Csf se utilizó la siguiente ecuación:

(Ec. 2.6)[pic 25]

Substituyendo las propiedades de la tabla 2.1 para la mezcla agua – etanol en la ecuación 2.1 y con una Ts = 110 °C:

[pic 26]

Con lo cual el resultado fue:

[pic 27]

CONCLUSIONES

El uso del refractómetro para determinar la composición volumétrica de una mezcla es un método muy práctico y eficaz para ello.

El valor del coeficiente Csf para las combinaciones fluido – superficie es complicado de obtener si no se tienen los suficientes datos, tales como la transferencia de calor de la resistencia al líquido y el área de transferencia. Para el caso de una mezcla de agua – etanol existen ecuaciones que dan resultados bastante precisos pero si fuera el caso de otra mezcla de fluidos, entonces se tendría que realizar la consideración ideal de que las propiedades de la mezcla son producto de la propiedad de cada uno de los componentes puros, multiplicada por la fracción másica o molar de este.

BIBLIOGRAFÍA

Osney Pérez Ones, Jorge Díaz Rodríguez, Lourdes Zumalacárregui, Osvaldo Gozá León, Evaluación de propiedades físicas de mezclas etanol-agua (I y II), Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia N.° 52 pp. 62-74. Marzo, 2010

James R. Welty et al, Fundamentos de transferencia de momento, calor y masa, edit. Limusa Wiley, segunda edición, México D.F, 2014.

Yonus A. Cengel, Afshin J. Ghajar, Transferencia de calor y masa: fundamentos y aplicaciones, Edit. McGraw Hill, Cuarta edición, México D.F., 2011.