Platos Perforados- Ejercicio Ultimo Corregido PDF

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Ejemplo y procedimiento de la resolución de un problema de Platos perforados...

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“PLATOS PERFORADOS” En cierto proceso industrial se requiere diseñar una torre de destilación para purificar una mezcla de n-pentano-isopentano, para lo cual se emplean platos perforados como dispositivo de contacto, el diseño preliminar indica una columna con 28 platos requeridos y el balance de materia y energía proporciona los siguientes datos: Propiedades del material: Densidad del líquido a 70 °C……………………………………………. 0.750 g /cm3 Densidad del vapor a 70 °C ……………………………………………. 0.008 g /cm3 dinas Tensión superficial a 70 °C……………………………………………. 27.0 cm Flujos esperados: Gasto

máximo kg 70000 h Gasto máximo kg 62000 h

del del

líquido……………………………………………………… vapor………………………………………………………

Gastos mínimos 50% de los gastos máximos Condiciones de operación: Temperatura………………………………………………………………………… 70 ℃ Presión…………………………………………………………………………………... 1.7 atm Determine: 1. Diámetro de la torre A) Método de Souders-Brown. B) Método de inundación. 2. Distribución de las áreas en el plato. 3. Altura del vertedero de salida y el sello de la mampara. 4. Especificación general de los platos perforados.

5. Tipo de flujo y la distancia entre platos. 6. La dinámica del plato (verificación hidráulica de la torre).

Flujo Volumétrico kg 3 1h h 1m =2.152 m3 / s G Vvapor = kg 1000l 3600 s 0.008 l kg 70000 1h h 1 m3 =0.0259 m 3 /s G Vliquido= kg 1000 l 3600 s 0.750 l Selección de materiales 62000

(

)(

(

)

)(

)

Acero Inoxidable: Este tipo de material se utilizará con la finalidad de que cuando la columna se encuentre parada, el plato no se llegue a deteriorar o las perforaciones de los platos se agranden.



Cálculo del diámetro de la columna 1. Método de Souders-Brown De la Tabla 2, pág. 23: d EP =61 cm 2 σ =27.5 dinas /cm De la Figura 10, pág. 20 → C=208000 w=c √ ρv (ρ L− ρv ) w=208000 √ 0.008 (0.750 −0.008 )=16025.4517 kg /h ∙ m 2

√

4V ' = D= πw

√

62000 kg ) h =2.22 m kg 2 π (16025.4517 ∙ m ) h 4(

2. Método de inundación F Iv =

( )( ) ( L' V'

ρv ρL

0.5

=

70000 62000

)(

0.008 0.750

)

0.5

=0.1166

De la Figura 32, pág. 81 Csbgraf =0.095 b) Corrección del

Csbinund =Csbgraf

por % de área perforada y tensión superficial.

Csbgraf

( 20σ )

0.2

( ) =0.1008

Csbinund =0.095

27.0 20

0.2

c) Suponiendo: Velocidad de vapor de diseño=0.75 velocidad de inundación Csbinund (0.75) 0.5 ρv ) ( ρL −ρ v 0.1008 (0.75 ) m U n diseño= =0.7283 0.5 s 0.008 0.750 −0.008 U n diseño=

(

)

d) La velocidad de diseño anterior está basada en el área neta disponible para el flujo de vapor donde: Para platos de dos pasos An=A t −( áreade las2 bajantes laterales) Dt =

√

√

At 3.357 = =2.068 m 0.785 0.785

Distancia entre platos De la tabla 2 pág. 23 tenemos que: Dt = 2.144m → 8 pies  2.44m (inmediato superior comercial)

Distancia ÷ platos = 61 cm = 24” Tipos de flujo en un plato NOTA: De la pág. 28, teniendo un D=2.44m > 1.83 m → Tipo de flujo: Doble paso

Distribución de áreas en un plato Tipo de flujo= dos pasos. Longitud del vertedero = 0.62 Dt = 1.5128m

Área c/bajante = 0.06 At = 0.2014 m2

Área activa máx. = 0.76 At = 2.55 m2 Ancho bajante Wd= 0.18Dt= 0.4392 m Ws=0.10 Wc=0 An=A t −(áreade las2 bajantes laterales) An=3.357 m 2−( 2∗0.2014 m 2) =2.9542 m2 Diámetro de las perforaciones, arreglo y espesor del plato De la pág. 77: Dperfo = 4.88 mm porque es sistema ligeramente incrustante arreglo 2.5 ≤ ≤4 do 1 Aa 2 2 Arreglo= 0.9065 do × A total perfo x Aa=2 x √ r 2−x 2 +r 2 sen−1 r 0. 6808 Aa=2 0.6808 √ 1. 222−0.68082 +( 1 .222 ) sen−1 =102.3511 m 2 1. 22 Dt 2. 44 −[ 0. 4392+0.10 ]=0. 6808 m X = −[ Wd + Ws] = 2 2 Dt 2. 44 −0=1. 22 m r= −Wc= 2 2 2 Aa=102.3511 m 0.00488 0.9065∗(¿ ) 1 102.3511 (¿ ¿ 2 ] 2 =0. 0147 m =1.47 c m (0.10∗102.3511) ¿ Arreglo=¿

[ [

[

]

]

]

Tabla 14, pág.78 Arreglo 14.7 mm =3.012 →Tabla 14, pág 78 →3.33 = 4.88 m do

Pitch = 1.59 = 5/8”

Espesor del Material= carbono Pág. 79 → mm Altura del vertedero salida

L} over {Iv} right )} ^ {{2} over {3} ¿ ¿ hsv=0.0443 ¿

plato acero al E= 3.58

de

L=70000 {kg} over {h} *0.50* left [{1l} over {0.750 kg} right ] * left [{1 h} over {60 min} right ] =777 2 777.7777l/min 3 hsv=0.0443 1.5128 m hsv=2.8431 cm hv máx=10−hsv =10−2.8431=7.1569 cm hv mín=5 −hsv=5 −2.8431=2.1569 cm ∴hv =hv máx−hv mín → hv=5 cm Sello de mampara

(

)

Apartado H, pág. 31 Tabla 7. Distancia entre vertedero y mampara= rt – 2ancho bajante Distancia= 1.22m – (2)(0.4392m)= 0.3416m Sello de mampara=1.27 cm por ser 0.3416m...