Áreas interfaciales efectivas en fase líquido-gas para la

transferencia de masa

PorAlba Miriam Peralta Monroy

Se realizó un estudio de los coeficientes de transferencia de masa volumétrica, kGa y kLa, por separado en sus componentes kG, kL.

Se vaporizó el gas en el aire a tasas de 100 a 1000 lb. / (Hr.) (ft2)

La transferencia de masa para 5 tipos de empaques: Anillos Raschig de 1/2 y 1 1/2-in. y 1/2-in. Y sillas de montar de

½ y 1 in hechas de naftaleno

Naftaleno

Ani

llos

rasc

hing

Sill

as d

e m

onta

r

Para predecir el rendimiento de la columna empleando anillos y sillas de montar se propone utilizar los datos como los que usó Fellinger para coeficientes volumétricos en fase gas kLa y para coeficiente volumétrico kGa en fase liquida se utilizará los datos de Sherwood y Holloway.

Al examinar los datos de los análisis anteriores se encontró que hay una relación entre el tamaño y el rendimiento del empaque. Además que el área interfacial efectiva es función de los líquidos empleados y la naturaleza de la superficie empacada.

El primer paso es separar los coeficientes kG y kL del área interfacial efectiva a, para calcular los efectos de las variables en cada componente del coeficiente volumétrico kGa y kLa, que es lo que se realiza en este trabajo para superar las limitaciones obtenidas en otros trabajos, y obtener las correlaciones de kG y kL en términos de las variables del rendimiento del empaque.

MÉTODO UTILIZADO

1. Los empaques de naftaleno se utilizan para obtener datos de kG

2. La correlación de kG es utilizada junto con las de Fellinger (obtenidos con la absorción de amonio para calcular el área efectiva a).

3. El área interfacial de kLa de los 5 empaques se pueden relacionar con una ecuación.

4. La correlación para kG y kL fue probada para 2in en los anillos y 1.5 para silla de montar se utilizó cuando los datos no estaban disponibles

APARATOS

Y PROCEDIMIENTO

Tabla de propiedades de Naftaleno

Procedimiento 1. Para determinar las áreas húmedas se

empacaron 6 in de porcelana, después de 3 a 6 in de naftaleno y al final otra capa de 6 in de porcelana. Y como recubrimiento se colocó una capa de cobre.

2. Cuando se estableció el equilibrio se colocó una celda de cuarzo y se dejó en la salida de aire por un minuto. Después se analizó en el espectrofotómetro. La densidad óptica del naftaleno tuvo 3 picos de absorción: 221.75, 258.75 y 268.75.

3. La kG puede ser calculada con:

Conociendo que la densidad óptica del espectrofotómetro es proporcional a la presión parcial del naftaleno.

4. Para determinar el área superficial húmeda cuando se irriga con agua se utiliza la misma ecuación pero la kG.

Resultados Experimentales

Los datos obtenidos en este estudio se presentan en la siguiente gráfica:

Transferencia de masa de empaque seco de naftaleno.

La gráfica que mejor representa la curva es:

La figura 3 se representa con la ecuación:

Área húmeda en los empaques de naftaleno

El área húmeda de naftaleno irrigada se enlista en las siguientes gráficas:

Para todos los empaques el área húmeda incrementa cuando la velocidad del líquido disminuye y decrece con el incremento de la velocidad del gas.

El área húmeda obtenida en este trabajo puede ser relacionada con la línea de cada tipo de empaque mostrado a continuación. La ecuacion de las dos líneas de las gráficas son:

Área interfacial efectivaLa correlación de kG se representa con la

ecuación (4):

Esta ec. hace posible calcular el área interfacial a.

El comportamiento de un liquido de baja velocidad es similar a uno de área mojada, éstas incrementan cuando el tamaño del empaque decrementa.

Correlación de kG para anillos y sillas de montar

La ecuación para la gráfica es:

Se observa que kLa es independiente de la velocidad del gas. Esta ecuación predice los efectos de la difusividad y la temperatura.

Resultados y conclusiones

La transferencia de masa en anillos Rasching y en sillas de montar se puede calcular (para la fase gaseosa) con:

Y para la fase líquida con:

El área interfacial efectiva, a, para absorción y desorción se represe con las figuras 11 a 17, y se utiliza un factor igual a 0.85.

El área interfacial húmeda se representa en las figuras 5 a 9 y no se relacionan en una manera simple a las áreas interfaciales