NTU

ESTUDIO DE LA ABSORCION EN FUNCION DE UN NUMERO DE UNIDAD DE TRANSFERENCIA (NTU) Y ALTURA DE UNIDAD DE TRANSFERENCIA (HTU)

1. CALCULO DE LA LATURA DE LA TORRE [1] Es factible diseñar un absolvedor utilizando cualquiera de las cuatro ecuaciones básicas de velocidad, pero a manudo se emplean los coeficientes de la película gaseosa, aquí se enfatizará el uso de K ya. si se elige el coeficiente de película gaseosa no se requerirá hacer ninguna suposición de la resistencia controlada. Aun si la película gaseosa s la que se controla, un diseño basado en Kya es más simple y exacto que uno basado en KXa o kXa. Considere la columna Salida del gas y XaA

Entrada del liquido

yB

ZT

d

Xb salida del liquido

Entrada del gas

FIGURA 1. Diagrama de una torre de absorción empacada.

2. NUMERO DE UNIDADES DE TRANSFERENCIA La ecuación para la altura de la columna se escribe de la siguiente manera: b

V/S dy ZT = ∫ K y a a y− y ¿

………………………………… (1) La integral en la ecuación (1) representa el cambió en la concentración de vapor dividido entre la fuerza impulsora promedio y se llama Número de unidades de transferencia (NTU) Los subíndices muestran que

N oy N oy se basa en la fuerza impulsora para la

fase gaseosa. La otra parte de la ecuación (i) tiene las unidades de longitud y se llama altura de la unidad de transferencia (HTU)

H oy

.

De esta manera un método sencillo de diseño consiste en determinar a partir del diagrama yx que multiplicándolo por

H oy

N oy

, que se obtiene

consultando la bibliografía o se calcula a partir de las correlaciones de Z T =H oy N oy transferencia de masa :

N oy =

y b− y a ¿ y− y ………………………….…. (2)

Cuando la línea de operación es recta pero más inclinada que la línea de equilibrio el numero como en la figura que se muestra a continuación; el número de unidades de transferencia es mayor que el número de etapas ideales. observe que en este ejemplo la fuerza impulsora en el fondo es

y− y ¿

la misma que el cambio en la concentración del vapor a través de

la torre , que tiene una etapa ideal . sin embargo , la fuerza impulsora en la parte superior es

ya

que es varias veces menor, de forma que la fuerza

impulsora promedio es mucho menor que

y b− y a .

FIGURA 2. Relación entre NTU Y NTP. a) NTU= NTP; b) NTU >NTP.

Es posible demostrar que el valor promedio adecuado es la media logarítmica de las fuerzas impulsora en ambos extremos de la columna. Para líneas de operación y de equilibrio, el número de unidades de transferencia es igual al cambio de concentración dividida entre la fuerza impulsora media logarítmica.

y b− y a ∆´y L

N oy =

Donde

……………………………. (3)

∆ ´y L es la media logarítmica de

y b− y b ¿ y

y a− y a¿ la ecuación

(3) está basada en la fase gaseosa . la ecuación correspondiente basada en la fase liquida:

N ox =

x b −x a ∆´x L

……………………….. (4)

El número de unidades de transferencia de la fase liquida

N ox

no es el

mismo que el número de unidades de transferencia de unidades de transferencia de la fase gaseosa

N oy

, a menos que las líneas de

operación y de equilibrio sean rectas y paralelas. En el caso de absorción , la línea de operación es más inclinada que la d equilibrio , lo que hace

N oy

mayor que

contrarrestada por la diferencia entre

H oy

N ox y

, pero esta diferencia es

H ox

columna puede determinarse utilizando cualquier método.

Y la altura de la

La altura global de una transferencia se define como la altura de una sección empacada que se requiere para conseguir un cambio de concentración igual a la fuerza impulsora promedio existente en la sección.

H oy

En ocasiones se dispone de valores de

para un sistema particular a

partir de la bibliografía o de ensayos realizados en una planta piloto, pero con frecuencia es preciso estimarlos a partir de correlaciones empíricas para los coeficientes individuales de una unidad de transferencia . Así como existen cuatro tipos de unidades de transferencia de masa, hay también cuatro tipos de unidades de transferencia, basados en las fuerzas impulsoras individuales o globales para la fase gaseosa o liquida. Estos cuatro tipos son: Película gaseosa:

H y=

V /S ky a

N y =∫

dy y− y i

H y=

L/S kxa

N y =∫

dy x i−x

N y =∫

dy ¿ y− y

N ox =∫

dx x −x

Película liquida:

Gas global:

H o y=

V /S ky a

Liquido global:

H y=

V /S ky a

¿

FUENTE DE REFERENCIA [1] ABSORCION DE GASES, CAP. 18 https://www.ucursos.cl/usuario/26cada6a025eba901bc9eb28ba73721b/mi_b log/r/Operaciones_Unitarias_C18.pdf