Problemas Propuestos OTM(1)

OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MOMENTUM Dr. Gerardo Manuel Mejía Velázquez

Problemas del Tema 1 Problemas 1.1, 1.6, 1.10, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.9, 3.1, 4.4, 5.6, 5.7, 5.13, 8.2, 8.6 y 8.8 del McCabe 7ª. Edición. 1.1 Using defined constants and conversion factors for mass, length, time, and temperature, calculate conversion factors for (a) foot-pounds force to kilowatt-hours, (b) gallons (1 gal = 231 in3) to liters (103 cm3), (c) Btu per pound mole to joules per kilogram mole. 1.6 An evaporator is fed continuously with 25 t (metric tons)/h of a solution consisting of 10 percent NaOH, 10 percent NaCl, and 80 percent H2O. During evaporation, water in boiled off, and salt precipitates as crystals, which are settled and removed from the remaining liquor. The concentrated liquor leaving the evaporator contains 50 percent NaOH, 2 percent NaCl, and 48 percent H 2O. Calculate: (a) the kilograms of water evaporated per hour, (b) the kilograms of salt precipitated per hour, and (c) the kilograms of concentrated liquor produced per hour. Answer: (a) 17,600 kg/h 1.10 Una planta generadora de energía alimentada con carbón, con un rendimiento de 360 MW, tiene una eficiencia de 38% en la conversión de calor a trabajo. Si el carbón tiene un valor calórico de de 30,000 kJ/kg, ¿Cuántas toneladas métricas (1 ton métrica = 1000 kg) se usan por hora? Respuesta: 113.7 ton de C/h. 2.1 A simple U-tube manometer is installed across an orifice meter. The manometer is filled with mercury (specific gravity 13.6), and the liquid above the mercury is carbon tetrachloride (specific gravity 1.6). The manometer reads 200 mm. What is the pressure difference over the manometer in newtons per square meter? Respuesta: 23,520 Pa. 2.2 The temperature of the earth’s atmosphere drops about 5ºC for every 1000 m of elevation above the earth’s surface. If the air temperature at ground level is 15ºC and the pressure is 760 mm Hg, at what elevation is the pressure 380 mm Hg? Assume that the air behaves as an ideal gas. Respuesta:5,554 m. 2.3 How much error would be introduced in the answer to Prob. 2.2 if the equation for hydrostatic equilibrium [Eq.(2.4)] were used, with the density evaluated at 0ºC and an arithmetic average pressure? Respuesta: 5,327 m. 2.4 A continuous gravity decanter is to separate chlorobenzene, with a density of 1,109 kg/m3, from an aqueous wash liquid having a density of 1,020 kg/m3. If the total depth in the separator is 1 m and the interface is to be 0.6 m from the vessel floor, (a) what should the height of the heavy-liquid overflow leg be; and (b) how much would an error of 50 mm in this height affect the position of the interface? Respuesta: (a) 0.968 m.

2.9 A research submarine is designed to operate 3 km below the ocean surface. If the interior pressure is 1 atm, what is the total pressure on a 15-cm-diameter window? The average density of seawater is 1,028 kg/m3. Respuesta: 30,223 kPa. 3.1 For the following situations of steady flow, determine whether flow is laminar or turbulent: (a) water at 10ºC flowing at an average velocity of 2 m/s in a 100-mm pipe; (b) air at 2-atm pressure and 180ºF flowing at 50 ft/s in a 12-in. duct; (c) oil with a specific gravity of 0.78 and a viscosity of 20 cP flowing at 5 ft/s in a 2-in. pipe; (d) polymer melt with a density of 900 kg/m 3 and a viscosity of 1 Pa.s flowing at 0.2 m/s in a 15-mm tube. Respuesta: (a) 153,846. 4.4 Water at 20ºC is pumped at a constant rate of 9 m3/h from a large reservoir resting on the floor to the open top of an experimental absorption tower . The point of discharge is 5 m above the floor, and friction losses in the 50-mm pipe from the reservoir to the tower amount to 2.5 J/kg. At what height in the reservoir must the water level be kept if the pump can deliver only 0.1 kW? Respuesta:1.256m. 5.6 A liquid with a specific gravity of 2.6 and a viscosity of 2.0 cP flows through a smooth pipe of unknown diameter, resulting in a pressure drop of 0.366 lb/in2 for 1.73 mi. What is the pipe diameter in inches if the mass rate of flow is 7,000 lb/h? (Nota: En el libro la caída de presión indicada es la mitad. Vamos a resolverla con el dato que se indica en el enunciado). Respuesta: 5” (puede variar dependiendo de la lectura de f). 5.7 Water flows through an 8-in steel pipe at an average velocity of 6 ft/s. Downstream the pipe divides into an 8-in main and a 2-in bypass. The equivalent length of the bypass is 22 ft; the length of the 8-in pipe in the bypassed section is 16 ft. Neglecting entrance and exit losses, what fraction of the total water flow passes through the bypass? Respuesta:2.4%. 5.13 A centrifugal pump takes brine from the bottom of a supply tank and delivers it into the bottom of another tank. The brine level in the discharge tank is 150 ft above that in the supply tank. The line between the tanks is 600 ft of 4-in. Schedule 40 pipe. The flow rate is 400 gal/min. In the line are two gate valves, four standard tees, and four ells. What is the energy cost for running this pump for one 24-h day? The specific gravity of brine is 1.18, the viscosity of brine is 1.2 cP, and the energy cost is $400 per horsepower-year on a basis of 300 d/yr. The overall efficiency of pump and motor is 60 percent. Respuesta: US$13,780.00 por año. 8.2 It is a proposed to pump 10,000 kg/h of toluene at 114ºC and 1.1 atm abs pressure from the reboiler of a distillation tower to a second distillation unit without cooling the toluene before it enters the pump. If the friction loss in the line between the reboiler and pump is 7 kN/m 2 and the density of toluene is 866 kg/m3, how far about the pump must the liquid level in the reboiler be maintained to give a net positive suction head of 2.5 m? Respuesta: -3.3m. 8.6 After the installation of the orifice meter of Example 8.4, the manometer reading at a definite constant flow rate is 45 mm. Calculate the flow through the line in m3/h measured at 15ºC. Respuesta: 9.487 m3/h.

8.8 A horizontal venture meter having a throat diameter of 20 mm is set in a 75-mm-ID pipeline. Water at 15ºC is flowing through the line. A manometer containing mercury under water measures the pressure differential over the instrument. When the manometer reading is 500 mm, what is the flow rate in m3/h? If 12 percent of the differential is permanently lost, what is the power consumption of the meter? Respuesta: 25.4W. Ejemplo 20.6 del Foust. Un aceite lubricante fluye a través de una tubería de acero de 5” Cédula 40, con un gasto de 300 gal/minuto. El tubo tiene un medidor de orificio estándar de bordes agudos de 3.5”, es cual está conectado a un manómetro de Hg. A la temperatura del fluido, el aceite tiene un peso específico de 0.87 y una viscosidad de 15 cp. Si el tubo de manómetro se inclina a un ángulo de 30° con la horizontal. ¿Cuál será la lectura manométrica en la rama inclinada? Respuesta: 0.124m. Problema 1 Un manómetro de Hg en U se utiliza para medir la caída de presión en un tramo de tubería de acero comercial de 2” de diámetro nominal. Por la tubería circula agua a 20oC. La lectura del manómetro es de 120 mm de Hg. ¿Cuál es la caída de presión en kPa? Si el manómetro se inclina 30º respecto al eje horizontal, ¿Cuál será la lectura para la misma caída de presión? Respuesta: 14.817 kPa; 240 mm de Hg. Problema 2 En la tubería del problema 1 se encuentra una válvula de asiento abierta. El flujo de agua es de 150 L/min. La lectura en un manómetro de Hg en U instalado entre la entrada y salida de la válvula es de 30 mm de Hg. ¿Cuál es la velocidad del agua en la tubería? ¿Cuál es el valor del coeficiente de rozamiento experimental para esta válvula? Respuesta:1.155 m/s; 5.55. Problema 3 Se bombean 20 m3/h de benceno (densidad = 850 kg/m3 a 25oC) desde un depósito a la presión atmosférica hasta la entrada en la parte superior de un reactor que se encuentra a 6 psig y 20 m sobre el nivel del líquido en el depósito. Las características de la tubería son las siguientes: 50 m de longitud, diámetro de 2” cédula 40, embocadura ordinaria, con 1 válvula de retención, p1 válvula de compuerta, 1 válvula de asiento y 5 codos de 90º. Utilizando los métodos de Longitud Equivalente y Coeficientes de fricción. Calcula el costo anual de operación si el sistema ha de operar todos los días del año. El costo de la energía eléctrica es de 0.25 pesos por kw-h. Considera que la eficiencia de la bomba es de 60%. Respuesta: $6,204.00 al año. Problema 4 Para el sistema descrito en el problema 3, ¿cuál es la altura máxima a la que se puede colocar la bomba si se desea un valor mínimo de NPSH de 3m? La longitud horizontal de línea de succión es de 5m y

tiene una válvula de retención y dos codos de 90º. Considera que la Pv del benceno a 25oC es de 50 mm de Hg. Respuesta: 5.782 m. Problema 5 Se necesitan bombear 4 m3/h de agua a procedente de un intercambiador de calor a 45 oC y a una presión de 8 PSIG hasta la entrada en la parte superior de una torre de enfriamiento a 20 m sobre el nivel del intercambiador. La tubería es de acero galvanizado de 1” cédula 40 de 25 m de longitud, la embocadura es ordinaria. La tubería tiene 2 válvulas de retención, 1 válvula de compuerta, 1 válvula de asiento y 6 codos de 90º. Usando cualquiera de los dos métodos vistos en clase, calcula la energía a suministrar al sistema en J/kg. Calcula la potencia necesaria de la bomba en kW si su eficiencia es del 70%. Calcula el costo de bombeo anual si el Kw-h cuesta 2.80 pesos. El sistema opera 24 horas 340 días al año. Respuesta: 0.421kW; $9,613.00 considerando 25 metros de tubería. Problema 6 Para el sistema descrito en el problema 5, ¿cuál es la altura máxima a la que se puede colocar la bomba si se desea un valor mínimo de NPSH de 4 m? La longitud horizontal de línea de succión es de 3 m y tiene una válvula de retención, una válvula de compuerta y tres codos de 90º. Respuesta: 7.07 m. Problema 7 Para el sistema del problema 3, Don Panchito (mecánico y operador con 27 años en la compañía) sugiere cambiar a un sistema de tubería de 3” con la misma bomba y asegura que aumentará el gasto volumétrico. ¿Tendrá razón? Respuesta: Si, ¿por qué? (Gv es aproximadamente 54 m3/h) Problema 8 Determinar el caudal en m3/h de un líquido que circula por una tubería de acero de 1”, cédula 40. La densidad del fluido es de 0.925 kg/l y la viscosidad de 0.8 cp. La longitud de la tubería es de 30 m y tiene 4 codos de 90º, 1 válvula de compuerta y una válvula de globo. La descarga se encuentra a 5 m sobre el nivel del tanque de almacenamiento. La embocadura es de bordes rectos. La potencia de la bomba es de 1 HP y su eficiencia es de 40%. Respuesta: 5.6 m3/h Problema 9 Un petróleo (gravedad específica de 0.9 y viscosidad de 1.25 cp) es bombeado a una razón de 200 gl/min. La línea de descarga será de acero comercial Cédula 40 (rugosidad de 0.00015 ft). Calcule el diámetro de la línea para una caída de presión permisible de 2 psi/100 ft de tubería. Respuesta: 4”. Problema 10 Un aceite con un peso específico de 0.87 y 6 cp de viscosidad fluye a través de una línea. Se utiliza un orificio con un diámetro de abertura de la mitad del diámetro interior del tubo para medir el flujo. Se propone reemplazar este orificio con un medidor venturi con un diámetro de estrechamiento igual al

diámetro del orificio. Si el coeficiente del orificio es de 0.61, el del venturi 0.98 y la proporción de flujo permanece constante, calcular: (a) La relación entre la lectura del venturi y la lectura del orificio. (b) La relación de las pérdidas netas de presión debidas a la instalación del venturi y las pérdidas debidas a la instalación del orificio. Respuesta: a) 0.3874; b) 0.062 Problema 11 Un medidor venturi con una garganta de 12” se instala en una línea de 24” de diámetro interno que transporta cloro a 70oF. El barómetro marca 29.5” de Hg, la presión corriente arriba es de 2” de Hg manométricas, y la altura medida sobre el venturi (flujo en la garganta) es de 0.52” de Hg manométricas. Calcular la proporción de flujo en lb/h. Respuesta: 100,229 lb/h. Problema 12 Un orificio estándar de 0.5” con juntas de brida se instala en una línea horizontal de tubo de acero estándar de 2”. El tubo transporta un flujo estable de aire seco a 85 oF. Un manómetro vertical en U indica una altura diferencial de 70mm de Hg cuando se conecta a través del orificio. Cuando la rama, corriente arriba del manómetro, se desconecta del orificio y se deja abierta a la atmósfera, la lectura manométrica indica una altura estática de 10mm de Hg, manométricos, en la toma corriente abajo. La presión barométrica es de 745 mm de Hg. Calcular el flujo volumétrico de aire seco en pies cúbicos estándar por minuto. Respuesta: 20.13 ft3/min. Problema 13 Etanol a 25oC fluye por una tubería donde se instala un medidor de orificio. La tubería es de acero de 3”, cédula 40. La lectura en un manómetro de mercurio es de 42.3 cm. Considera que la densidad del Hg es de 13.6 g/cm3 y que la densidad del etanol a 25oC es de 0.90 g/cm3. a. Si el orificio tiene un diámetro de 1.5”, ¿cuál es el gasto volumétrico en lt/s? b. Si se instala un venturi con un diámetro de garganta de 4 cm, ¿cuál será la lectura en el manómetro? Respuesta: 7.75 l/s; 135 mm de Hg.

Problemas del Tema 2 Problemas 6.2, 6.5 y 8.4 del McCabe 7ª. Edición. 6.2 Natural gas consisting essentially of methane is to be transported through a 20-in-ID pipeline over flat terrain. Each pumping station increases the pressure to 100 lb/in2 abs, and the pressure drops to 25 lbf/in2 abs at the inlet to the next pumping station 50 mi away. What is the gas flow rate in cubic feet per hour measured at 60ºF and 30 in-Hg pressure? Respuesta:1,484,000 ft3/h. 6.5 Air at 25ºC enters a section of 2-in. Schedule 40 steel pipe at a gauge pressure of 310 kN/m 2 and a flow rate of 1,200 kg/h. Assuming isothermal flow, what is the pressure drop in 60 m of pipe? Respuesta: 0.583 atm. 8.4 Air entering at 70ºF and atmospheric pressure is to be compressed to 4,000 lbf/in2 gauge in a reciprocating compressor at the rate of 125 std ft 3/min. If the compression ratio is the same in each stage, how many stages should be used? What is the theoretical shaft work per standard cubic foot for frictionless adiabatic compression? What is the brake horsepower if the efficiency of each stage is 85 percent? For air, γ = 1.40 Respuesta: 4 (why?), 14,888 lbf-ft/ft3STD Problema 1 Calcular la velocidad másica de aire en kg/(m2-s) que puede transportar una tubería horizontal de acero Cédula 40 de ½” y 300 m de largo. El aire fluye isotérmicamente a 40 oC a través del tubo. La presión disminuye desde 50 hasta 5 psig. Respuesta: 62 kg/(m2-s). Problema 2 Supón ahora que las condiciones del problema (1) son para flujo adiabático de aire. Si la velocidad másica es de 60 (kg/m2 s), calcula Lmáx, T*, * y P*. Supón un valor de  = 1.40. Respuesta: 331.6m; 261 K. Problema 3 Para los casos de los problemas 1 y 2 calcula la potencia del compresor si  = 0.40. Respuesta: 4.32 HP; 5.0 HP. Problema 4 Monóxido de Carbono fluye adiabáticamente a través de una tubería de acero de 3” cédula 40. La temperatura de entrada es de 25 oC. Considera un valor de  = 1.40. Para un valor de fL/r H = 280.0 calcula: a. ¿Cual debe ser el NMa a la entrada si se desea un NMa a la salida 10 veces mayor que el NMa a la entrada?

b.

¿Cuál debe ser la presión en atmósferas atm a la entrada si la descarga es a la presión atmosférica (1 atm)? c. ¿Cuales son la temperatura y la densidad del gas a la salida de la tubería? Respuesta: 0.05; 10.24 atm, 284 K. Problema 5 Se transporta propano mediante una tubería de acero de 3”, cédula 40. La temperatura de entrada es de 293oK. La tubería esta tendida horizontalmente y tiene cada 35000 m una estación de recompresión que eleva la presión de 4 PSIG a 64 PSIG. Calcula el flujo másico en kg/s que circula en el sistema. Supón que el propano fluye isotérmicamente a través del tubo. Respuesta: 0.12 kg/s. Problema 6 Considera los datos de entrada del Problema 5 pero supón que ahora el propano fluye adiabáticamente. ¿Cuál debe ser la velocidad a la entrada en m/s si fLmax/rH = 200?. Supón que  = 1.40. ¿Cuál es el flujo masa en kg/s? . Respuesta: 16.4 m/s; 0.766 kg/s Problema 7 Para los casos de los problemas 5 y 6 calcula la potencia del compresor si  = 0.70 si la compresión es en 1 etapa. Repite el cálculo si la compresión es en 2 etapas. Respuesta: Adiabático: 107.5 kW y 96.54 kW. Isotérmico: 13.51 kW (para 1 y 2 etapas, ¿por qué?)

Problemas del Tema 3 Problema 7.1, McCabe, 7a Edición. A partial oxidation is carried out by passing air with 1.2 mole percent hydrocarbon through 40-mm tubes packed with 2 m of 3-mm by 3-mm cylindrical catalyst pellets. The air enters at 350 oC and 2.0 atm with a superficial velocity of 1m/s. What is the pressure drop through the packed tubes? How much would the pressure drop be reduced by using 4-mm pellets? Assume  = 0.40. Respuesta: 0.181 bar; 30.1%. Problema 7.2, McCabe, 7a Edición. A catalyst tower 40 ft high and 18 ft in diameter is packed with 1-inch-diameter spheres. Gas enters to the top of the bed at a temperature of 450 oF and leaves at the same temperature. The pressure at the bottom of the catalyst bed is 30 lb f/in2 abs. The bed porosity is 0.40. If the gas has average properties similar to propane and the time of contact (based on flow on void space) between the gas and the catalyst is 8 s, what is the inlet pressure? Respuesta: 30.94 PSIA. Problema 7.5, McCabe, 7a Edición. The pressure drop through a particle bed can be used to determine the external surface area and the average particle size. Data for a bed of crushed ore particles show P/L = 84 (lbf/in2)/ft for airflow at a superficial velocity of 0.015 ft/s. The measured void fraction is 0.47, and the estimated sphericity s is 0.70. Calculate the average particle size and the surface area per unit mass if the solid has a density of 4.1 g/cm3. How sensitive is the answer to and error of 0.01 in ? Respuesta: 6 m; 0.349 m2/g. Problema 7.7, McCabe, 7a Edición. How long will it take to the spherical particles in Table 7.3 to settle, at their terminal velocities under free-settling conditions, through 2 m of water at 20 oC? Table 7.3 Data for Problem 7.7. Substanc e Galena

Specific gravity 7.5

Quartz

2.65

Coal Steel

1.3 7.7

Respuesta: (1A) 21.7 s.

Diameter, mm 0.25 0.025 0.25 0.025 6 25

Case 1A 1B 2A 2B 3 4

Problema 7.8, McCabe, 7a Edición. A cyclone separator is used to remove sand grains from an airstream at 150 oC. If the cyclone body is 0.6 m in diameter and the average tangential velocity is 16 m/s, what is the radial velocity near the wall of particles 20 and 40 m in size? How much greater are these values than the terminal velocity in gravity settling? Respuesta: Para 20m: 1.6 m/s; 77. Problema 7.11, McCabe, 7a Edición. Catalyst pellets 5-mm in diameter are to be fluidized with 45,000 kg/h of air at 1 atm and 80 oC in a vertical cylindrical vessel. The density of the catalyst particles is 960 kg/m3; their sphericity is 0.86. The given quantity of air is just sufficient to fluidized the solids, what is the vessel diameter? Respuesta:3.44 m. Problema 7.12, McCabe, 7a Edición. According to a brochure of Dow Chemical Company, the pressure drop for water flowing through a bed of 20-mesh to 50-mesh Dowex 50-8x resin is said to be proportional to the flow rate and has a value of 0.80 (lbf/in2)/ft at a flow rate of 10 gal/(min-ft2). (a) Predict the pressure drop, using an arithmetic average particle size and a void fraction of 0.35. (b) What average particle size or alternate value of void fraction would be needed for agreement with the published pressure drop? Respuesta: (a) 1.5 PSI/ft. Problema 1 Una torre de 0.5 m de diámetro y 4 m de alto se encuentra empacada con anillos raschig de 1.0” de longitud. Su diámetro externo es de 1.0” y su diámetro interno es 0.75 veces el diámetro externo. La columna se llena de agua y se vacía, captándose un volumen de agua de 510 litros. Posteriormente por la parte inferior de la torre entra agua a 25oC con un gasto volumétrico de 40 litros/s. (a) (b)

Calcular la caída de presión en la torre en kPa. Calcular la potencia necesaria a suministrar al agua en kW para que fluya por la torre. El agua se encuentra en un tanque de almacenamiento a 1 atm y la línea que sale de la parte superior descarga en un tanque a una presión de absoluta de 1.2 atm. La descarga se encuentra 8 m por encima del nivel del líquido. Considera que las pérdidas de energía por fricción y cambio en energía cinética en la tubería que entra a la torre y que sale de la torre son de 120 J/kg. Respuesta: 45.2Pa; 10.6 kW Problema 2 Calcular la velocidad terminal de sedimentación en m/s de partículas de 20 m en aire a 15oC y 1 atmósfera. Las partículas tienen una densidad de (a) 1 g/cm3 y de (b) 2.2 g/cm3. Respuesta: 0.0124 m/s; 0.0274 m/s.

Problemas del Tema 4 Problema 9.1, Mc Cabe, 7ª. Edición. A tank 1.2 m in diameter and 2 m high is filled to a depth of 1.2 m with latex having a viscosity of 10 P and a density of 800 kg/m3. The tank is not baffled. A three-blade 360-mm-diameter propeller is installed in the tank 360 mm from the bottom. The pitch is 1:1 (pitch equals diameter) The motor available develops 8kW. Is the motor adequate to drive this agitator at a speed of 800 rpm? Respuesta: No, ¿por qué? Problema 9.2, Mc Cabe, 7ª. Edición. What is the maximum speed at which the agitator described in Problem 9.1 may be driven if the liquid is replaced by one having a viscosity of 1 P and the same density? Respuesta: 841 rpm. Problema 9.3, Mc Cabe, 7ª. Edición. What power is required for the mixing operation of Problem 9.1 if a propeller 360 mm in diameter turning at 15 rps is used and four baffles, each 120 mm wide, are installed? Respuesta:14.7 kW. Problema 9.5, Mc Cabe, 7ª. Edición. A mixing time of 29 s was measured for a 4.5-ft baffled tank with a 1.5-ft six-blade turbine and a liquid depth of 4.8 ft. The turbine speed was 75 rpm, and the fluid has a viscosity of 3 cP and a density of 65 lb/ft3. Estimate the mixing times if an impeller one-quarter or one-half the tank diameter were used with the speeds chosen to give the same power per unit volume. Respuesta: 35.7 s; 21.6 s. Problema 9.6, Mc Cabe, 7ª. Edición. A pilot-plant reactor, a scale model of a production unit, is such size that 1 g charged to the pilot-plant reactor is equivalent to 500 g of the same material charged to the production unit. The production unit is 2 m in diameter and 2 m deep and contains a six-blade turbine agitator 0.6 m in diameter. The optimum agitator speed in the pilot plant reactor is found by experiment to be 330 rpm. (a) What are the significant dimensions of the pilot-plant reactor? (b) If the reaction mass has the properties of water at 70oC and the power input per unit of volume is to be constant, at what speed should the impeller turn in the large reactor? (c) At what speed should it turn if the mixing time is to kept constant? (d) At what speed should it turn if the Reynolds number is held constant? (e) Which basis would you recommend for scale-up? Why? Respuesta: Da = 0.076m; 82.9 rpm; 330 rpm; 5.24 rpm. Problema 9.10, Mc Cabe, 6ª. Edición. A 15 percent slurry of 20-to-28-mesh limestone in water is to be kept in suspension in a 20-ft-diameter tank using a six-blade 45ºC turbine. (a) If Da/Dt = ⅓ and W/ Da = 0.2, what stirrer speed is required? (b) Calculate the stirrer speed and power requirement if Da/Dt = 0.4 Respuesta:61 rpm; 45 rpm, 232 HP.

Problema 9.12, Mc Cabe, 6ª. Edición. Gaseous ethylene (C2H4) is to be dispersed in water in a turbine agitated vessel at 110 oC and an absolute pressure of 3 atm. The vessel is 3 m in diameter with a maximum liquid depth of 3 m. For a flow rate of 800 m3/h of ethylene, measured at process conditions, specify (a) the diameter and speed of the turbine impeller and (b) the power drawn by the agitator. (c) What would be the gas flow rate at incipient flooding under these conditions? Respuesta: 1m; 6.5 kW; 1000 m3/h. Problema 1 Un agitador de alta eficiencia del tipo HE3 de 80 cm de diámetro se usará para agitar a 50 rpm una solución de éter etílico. El tanque tiene un diámetro de 2 m y la altura del líquido será de 2 m y cuenta con deflectores. Considera que la densidad del éter etílico a 20oC es de 0.95 g/cm3. a. ¿Cuál será la potencia en kW que se debe suministrar al sistema? ¿Cuál es el tiempo de mezclado estimado en segundos para este sistema?. b. Se desean hacer una pruebas a nivel planta piloto manteniendo la razón Potencia/Volumen constante, ¿A cuántas rpm debe girar el agitador si el tanque tiene un diámetro de 0.4 m y es geométricamente similar al de planta? Respuesta: 0.05 kW; 93.6 s; 146 rpm.