Memoria De Calculo Del Mezclador 1

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ DISEÑO DE UN MEZCLADOR M.C. Carmen Yolanda Hernández Cardona SEMINARIO DE PROYECTOS • CASTELLANOS COUTIÑO MONSERRAT ESTHEPANIA • • GÓMEZ ZAMUDIO BERNARD PÉREZ REYES JORGE RODRIGO ÍNDICE DISEÑO DE UN MEZCLADOR OBJETIVO Diseñar un tanque de mezclado con agitador de turbina para 116.3 l/h de dos líquidos miscibles, alcohol y agua. ANTECEDENTES Se desea mezclar 49.6 litros de ron al 95% en volumen de etanol a 26°C con 66.7 litros de agua desmineralizada a la misma temperatura, para obtener 116.3 litros de ron al 40% en volumen de etanol. 2 66.7 l/h de H2O 49.6 l/h de Ron al 95% en volumen de 116.3 l/h de Ron al 40% en volumen de BASES Y CRITERIOS • • • • • Para el diseño del mezclador se considerará un agitador de turbina de 6 aspas planas. Se considerará Da/w=5 Se establece que el tanque de mezclado tendrá cuatro deflectores cada uno con Dt /J=12. Para el cálculo del diámetro del tanque se considera que este tenga una capacidad 30% mayor a la del volumen de operación normal. Las proporciones geométricas del sistema de mezclado se consideraran como las del diseño normal típico. DATOS REQUERIDOS 3  Propiedades Agua Etanol  Viscosidad en cP  0.8705 0.9454  Densidad kg / m 3 1007 786.7 MÉTODO DE CÁLCULO 1. Calculo de las proporciones geométricas Calcular el diámetro del tanque 1.1 ( V =  D t = 2 Dt  ∗π  4 √ ) ∗ H  V ∗4  H ∗π  Cumpliendo con la proporción geométrica de  H   D t  =1  D a 4 = 0.1 1.2 Cálculo de la altura del agitador sobre el fondo ( C ) C  1 =  D t  3 1.3 Cálculo del ancho del tanque (W) 4 W  1 =  D a 5 1.4  D d   D a 1.5 Cálculo del diámetro del deflector ( = D d  ¿ 2 3 Cálculo de la longitud de la turbina (L)  L 1 =  D a 4 1.6 Cálculo del ancho del deflector (J)  J  1 =  D t  12 2. Calcular la potencia del agitador 3 5  P = Np∗ ρ∗ N  ∗ Da Determinar el Nre 2  Da ∗ N ∗ ρ  Nre =  μ Determinar el Número de Potencia (Np) 5 3. Calcular el tiempo de mezclado 1 3 2 t = ft ∗ H  ∗ D t 2 2 2/3 ( N ∗ D a ) 1 1 6 2 ∗ g  ∗ D a 3.1 Determinar el factor de mezcla ( ft  ) 6 DESARROLLO DE CÁLCULO 1. Calculo de las proporciones geométricas 1.1 Calcular el diámetro del tanque √ V ∗4  D t = =  H ∗π  √ 3 0.15119 m ∗ 4 0.522∗π  = 0.577m Cumpliendo con la proporción geométrica de  H  =1  D t  1.2Calculo del diámetro de la turbina  D a  D a = 4∗0.1= 0.4 m 1.3Cálculo de la altura del agitador sobre el fondo ( C )  D t ∗1 C = = 0.577m∗0.333 =0.1923m 3 1.4Cálculo del ancho del tanque (W)  D a∗1 W = =0.4m∗0.2= 0.08m 5 1.5Cálculo del diámetro del deflector ( D d  ¿  D d = D a∗2 3 = 0.4m∗0.67 = 0.268m 1.6Cálculo de la longitud de la turbina (L) 7  L =  Da∗1 = 0.4∗0.25= 0.1m 4 1.7Cálculo del ancho del deflector (J)  D t ∗1  J = =0.555m ∗0.0833= 0.04625m 12 2. Calcular la potencia del agitador ( 0.4m ) ∗1.83∗934.5 kg  2 2  Da ∗ N ∗ ρ  Nre = =  μ ∴  Nre = 2.97∗10 ∴  Np= 4.5 3 3 m 0.00092 Pa ∗ s 5 5  P = Np∗ ρ∗ N  ∗ Da = 4.5∗934.5 kg  3 m 3 5 ∗( 1.83 ) ∗( 0.4 m ) = 263.903 J  = 0.353 hp  s 8 3. Calcular el tiempo de mezclado 3.1 Determinar el factor de mezcla ( ∴ ft  ) ft = 4 t = 1 3 1 3 2 2 2 2 ft ∗ H  ∗ D t  2 2/3 ( N ∗ D a ) 1 1 6 2 ∗ g  ∗ D a = 4∗0.522 ∗0.577 2 ( 1.83∗0.4 ) 2 3 1 1 6 2 ∗9.81 ∗0.4 = 3.10 s 9 CONCLUSIONES Dentro del diseño del mezclador se tomaron diferentes criterios que ya fueron mencionados con anterioridad en base a ellos se diseñó un agitador de tipo turbina teniendo como resultado las siguientes proporciones geométricas: 0.577 de diámetro del tanque, 0.577m de altura y 0.08m de ancho del mismo, 0.4m de diámetro de la turbina y 0.1m de longitud de la misma, 0.1923m de altura del agitador sobre el fondo, 0.268 m de diámetro del deflector y 0.046m del mismo, de acuerdo a las proporciones obtenidas se llegó a la conclusión que la turbina seria de 6 aspas planas con cuatro deflectores. Se supusieron 110 revoluciones por minuto con que se obtuvo que la potencia requerida por dicho mezclador será de 0.353 hp y el tiempo de mezclado será de 3 segundos aproximadamente. DOCUMENTOS DE REFERENCIA • Geankoplis J., 1998, PROCESOS DE TRANSPORTE Y OPERACIONES UNITARIAS, Tercera Edición, Editorial Continental. 10 HOJA DE ESPECIFICACIÓN ESPECIFICACIÓN DE Item n°: T-15 MEZCLADOR Area:001 Planta: Preparado por: Localidad: Gómez Zamudio Bernard Fecha: Castellanos Coutiño Monserrat Pérez Reyes Jorge Rodrigo Hoja: 1 De: 1 DATOS GENERALES Denominación: Tanque de mezclado para dilución de ron Posición: Vertical Densidad(kg/m3) 956. 4 Diámetro(m): 0.577 Peso del recipiente vacío(kg) 114. 06 Longitud(m): 0.577 Peso recipiente con agua (Kg) 264. 64 Capacidad(m3) 0.15119 Peso recipiente en operación (Kg) 231. 69 DATOS DE DISEÑO RECIPIENTE Producto Carbonato sódico y agua Material de construcción Acero inoxidable AISI 316 Temperatura de trabajo (ºC) 26 Temperatura de diseño (ºC) 26 Presión de trabajo (atm) 1 Presión de diseño (atm 1 Fondo superior  Toriesférico Fondo inferior  Toriesférico 11 SERPENTÍN Diámetro del serpentín (m) - Número de vueltas - Longitud del serpentín (m) - Separación entre vueltas (m) - Caudal de agua (m/h) - RELACIÓN DE CONEXIONES DETALLES DE DISEÑO Marca Norma de diseño: A Tamaño Cantida d Denominac ión 1  Tratamiento térmico: No Agujero de limpieza B 1 Entrada de Ron Radiografiado: No C 1 Entrada de agua Eficacia de soldadura 0,85 D 1 Venteo Aislamiento: No E 1 Salida del producto Pintura Primario rojo aceite. Volumen total(m3) 0.15119 REVISIONES 12