Dimensionamiento de un Lavador Venturi

 

Dimensionamiento de un Lavador Venturi

Figura 1. Esquema general de Dimensiones para un lavador de Venturi.

Datos generales (para todos)
Flujo molar de los gases (n)=15312,01 mol/h
Temperatura (T) = 70 oC
Presión (P)= 1 atm = 101325 Pa
Angulo de convergencia (ß1) = 12,5o
Angulo de divergencia (ß2) = 3,5o
La densidad del gas (PG) = 1,02x10-3 g/cm3
La viscosidad del gas (UG) = 2,03X10-4 Poise [1 Poise = 100 centipoise = 1 g/(cm·s)]
La densidad del agua (PL) = 0,98 g/cm3
La viscosidad del agua (UL) = 4,88X10-3 Poise [1 Poise = 100 centipoise = 1 g/(cm·s)]
La tensión superficial del agua (σ)=65,9 dyn/cm. (1 dyn = 1 Dina = 1 g·cm/s2 = 10-5 kg·m/s2)
Factor f ́=0,25
 

Distribución de tamaño de partículas emitidas.

Rango (μm) Diámetro de corte
(μm)

Masa acumulada
(%)

Masa mi (%)
0-1 0,1 20,1 20,1
1-5 5 42,6 22,5
5-10 10 66,9 24,3
10-100 100 100 33,1
 

Diseño de un Lavador Venturi
 

Pasos para el dimensionamiento del Lavador Venturi


1. Calcule el flujo de los gases QG así:


Donde,
n= flujo molar de los gases (mol/h)
Ru= contante de los gases igual a 8,314472 (Pa.m3/mol.K)
T= temperatura en (K)
P= presión en (Pa)
Nota: Tenga en cuenta que para el cálculo debe pasar la presión de atm a Pa, la temperatura de oC a K [Formula para transformar la temperatura de °C a K. (K = °C + 273,15)], y el resultado QG, dado en m3/h pasarlo a m3/s y cm3/s.


2. Calcule el diámetro D2 de la garganta, teniendo en cuenta que QG=VG*A2,
donde VG es la velocidad del gas en la garganta y A2 es el área en la garganta,
en este sentido debe calcular A2 así:

Luego tenga en cuenta que: , donde r es el radio, el cual debe
calcularse, y multiplicado por dos es igual al diámetro. Halle el diámetro en cm.


3. Para hallar el valor de D1 tenga en cuenta que la relación de A1 con A2, es de
4:1 y se ajusta el D1 a un número entero, (es decir sin decimales). Entonces
verifique que; A1 ≈ 4 ∗ A2 y de manera análoga al punto (2) determine el D1.
 

4. Halle el valor de a en cm teniendo presente el D1 y el D2, así:


5. Calcule la longitud de la zona convergente Ic en cm, con el valor de ß1:


6. Ahora calcule la longitud de la zona divergente Id en cm, con el valor de ß2:

Nota: tenga presente que Tg significa la función tangente.
 

7. Halle el flujo volumétrico del líquido QL en m3/s:


8. Calcule el diámetro Sauter dd en μm:

dd = diámetro medio de Sauter para las gotas, μm
VG = velocidad del gas, cm/s
σ = tensión superficial del líquido, dinas/cm
ρL = densidad del líquido, g/cm3
μL = viscosidad del líquido, poise
QL = flujo volumétrico del líquido, m3/s
QG = flujo volumétrico del gas, m3/s

9. Calcule el parámetro de impacto Kp (adimensional) para los diámetros mayores a 5 μm, así:

Donde da es el diámetro aerodinámico de la partícula y corresponde al promedio del rango en μm, (ver tabla 2, columna 1)

10. Luego calcule la penetración (adimensional) para cada diámetro de partícula mayor a 5 μm, así:

Nota: EXP significa que es un exponencial (es decir ex). LN que es logaritmonatural.

11. Se calcula la eficiencia ni (adimensional) para cada rango de la tabla 2, así:


12. Ahora halle la eficiencia fraccional (expresado en %), teniendo en cuenta la
masa (mi) en porcentaje para cada rango (Ver tabla 2, columna 4).


13. Calculo de Reynolds (adimensional), el cual debe estar entre 10 a 500:


14. Calculo del coeficiente de arrastre para las gotas CD (adimensional):


15. Calculo de la longitud optima de la garganta It en cm:


16. Calculo del valor de x (adimensional), luego se calculará la caída de presión:


17. Ahora halle la caída de presión ΔP y chequee que este entre 10 y 150 expresado en pulgada (inch) de columna de agua (H2O):


ΔP = Expresada en Dyn/cm2 (Dina/cm2)
 

18. Calcule la penetración para rangos menores de 5 μm, Y luego calcule la eficiencia ni y la eficiencia fraccional para los diámetros menores de 5 μm. (ver puntos 11 y 12).

19. La sumatoria de la eficiencia fraccional de cada uno de los rangos, corresponde al valor de no.que es la eficiencia global de colección.