LECHO FLUIDIZADO1. En un aparato tenemos lecho fluidizado de gel de slice cuya composicin de criba (por fracciones) es la siguiente: Fracciones,mm2,0 -1,5 1,5 - 1,0 1,0 - 0,5 0,5 - 0.25

Contenido %masa 43 28 17 12

La densidad del relleno del gel de slice rell = 650 Kg/m3, la densidad de las partculas = 1100 Kg/m3. La temperatura del aire es 150C. El nmero de fluidizacin Kw = 1.6. Determinar la velocidad critica, de trabajo y real (en la seccin libre de partculas) del aire. SOLUCION: Calculamos el valor de criterio de Ar y a partir de la grfica hallamos el correspondiente valor de Ly. Con este fin determinamos el dimetro equivalente de las partculas del gel de slice. Los dimetros medios de la criba son:

1.5 + 1.0

Entonces el dimetro equivalente seria:

El coeficiente dinmico de viscosidad del aire es 150C; = 0.024 = 0.024. 103. La densidad del aire: Por consiguiente: a este valor le corresponde Ly= 3.10-2. De aqu

Determinamos la velocidad de trabajo del aire:

Hallamos la porosidad del lecho fluidizado. Para Kw = 1.6

En la grfica obtenemos para Ly y Ar : = 0.47La velocidad real del aire en la seccin libre del lecho de acuerdo con la formula, resulta

2. Si el sistema del ejercicio anterior se quieren tratar 20 kg/min de silica gel y se necesita que el material permanezca 5 minutos en el lecho como promedio: a) calcule la masa de partculas en el fluidizador. b) el volumen del lecho. SOLUCINa) Sabemos que el flujo msico es producto de dividir la cantidad de material que entra al sistema entre el tiempo. Por lo tanto, si conocemos que el tiempo de permanencia del material en el fluidizador es de 5 minutos, entonces:

Entonces la masa de las partculas en el fluidizador es de 100 kg. b) El volumen del lecho se calcula a partir de determinar el volumen de las partculas y el volumen de los huecos. Esto lo podemos encontrar despejando de las ecuaciones de densidad de partculas y densidad aparente, respectivamente.

= 0.0643Volumen del lecho es la suma del volumen de los huecos y el volumen de las partculas: + = 0.093 + 0.0643

+ = . 3.-Calcular el lecho de velocidad minima de fluidizacin, teniendo encuenta que la altura de lecho a la velocidad mnima de fluidizacin es 20m,la porosidad del lecho a la velocidad minima de fluidizacin es 0.5 y la densidad de la partcula es 1.2 kg/m3 ,la densidad del fluido es 0.8 kg/m3 .SOLUCION:

Datos: =20m =0.5 =1.2 kg/m3 = (1 )( ) =39.2pa 4.- Un catalizador formado por partculas esfricas de = , /se utiliza en un reactor de lecho fluidizado a 900F, para tratar un hidrocarburo en estado vapor. En las condiciones de operacin, la viscosidad del fluido es 0,02 cp. y la densidad es 0,21lb/pie3. Calcular la velocidad superficial del gas, necesaria para fluidizar el lecho, la velocidad a la cual el lecho se va con el gas. SOLUCINa) Clculo de la porosidad: De la Figura N 4, para esferas de pequea densidad de carga, da: = 0,42b) Clculo de la velocidad de fluidizacin :

0=0,0056/Que es la velocidad al comenzar el lecho a fluidizarse. c) Clculo de la velocidad, en la cual el lecho se va con el gas: Esto sucede cuando la velocidad del gas es igual a la velocidad de cada libre de la partcula. El flujo es laminar para estas partculas pequeas y la velocidad de cada libre es:

= , /5.- Se desea establecer un contacto ntimo, en estado fluidizado, entre 25 Kg de un catalizador, formado por partculas esfricas de superficie lisa, de dimetro de 4,4 mm, con 600 m3/h de un gas, cuya densidad es 2,3 kg/m3, y de viscosidad igual a 0,011 cp. en las condicin es de trabajo. La densidad del catalizador es de 1,30 g/cms y la porosidad de un lecho del mismo, bien empaquetado es igual a 0,383. Calcular el dimetro del reactor y la velocidad de sedimentacin libre SOLUCINEl reactor debe tener la longitud suficiente para contener el lecho en estado de expansin. El dimetro del lecho puede determinarse mediante la velocidad msica del gas, bajo las condiciones de trabajo. La velocidad msica del gas ha de tener un valor tal, que el NRe con el cual trabajas el sistema sea superior al NRe al que tiene lugar la fluidizacin. El NRe de trabajo puede elegirse, arbitrariamente, igual a tres veces el NRe crtico, en el punto de fluidizacin. La altura del reactor debe ser, al menos, igual a la del lecho en estado fluidizado. Al graficar el log NRe vs. Log porosidad, se puede determinar la porosidad del lecho en las condiciones de operacin, sta permite hallar la altura del reactor. a) Clculo del Reynolds en el punto de fluidizacin:

= (1)(1 0,383)(1370 2,3)= 843/3. La velocidad superficial v del gas en el punto de fluidizacin se obtiene por tanteo. Se supone v = 0,945 m/s y con la porosidad y esfericidad de la Figura N 2 se obtiene FRe = 46,0 3

F/Ffse obtiene con la lnea empaquetado al azar.

yFf = 1600 se obtiene de la Figura N 3 y por lo tanto,

Luego, el v=945m/s es correcta. El NRe en el punto de fluidizacin es:

b) Clculo de una velocidad de fluido adecuada a la operacin Esto significa algo superior al correspondiente punto de fluidizacin. NRe elegido arbitrariamente igual a 3 veces el crtico: NRe = 3 (870) = 2610 La velocidad del gas ser 3 veces 0,95: v = 2,835m/s c) Clculo del dimetro del reactor La superficie del reactor es:

El dimetro del reactor es:

d) Clculo del NRe para la sedimentacin libre Este clculo se realiza por tanteo, suponiendo una velocidad lmite de 9,75 m/s.

Con este valor se calcula el coeficiente de roce en funcin del NRe para distintas esfericidades y se obtiene:

De aqu se calcula la velocidad de sedimentacin libre: