4. PROCEDIMENT EXPERIMENTAL
4.2. Prąctica 1: Experiment amb el difusor de membrana
Objectiu
El nostre objectiu en aquesta prąctica és arribar a calcular el coeficient de transferència d'oxigen (KLa) utilitzant el difusor de membrana.
Introducció
La transferència de matèria és el fenomen que es dóna quan es posen en contacte dos fluids diferents amb diferents concentracions i on influeix la temperatura i la pressió. Aquest equip es basa en aquest fenomen, concretament en la transferència d’oxigen de la fase gas a la fase líquida, que en aquest cas serà aire i aigua.
Clicar a sobre de la imatge per veure-la en funcionament:
Figura 4.2. Esquema Equip Transferència d'oxigen
Per calcular
el coeficient de transferència de matèria s'utilitza l'equació de Cachaza et al. del 2008 que realitzen els balanços de matèria considerant que el sistema queda descrit per un
reactor continu de tanc agitat, RCTA. L'equació finalment queda:
On:
= Concentració d'oxigen dissolt a la fase líquida en equilibri amb la fase gas (mol/m3)
CL0 = Concentració d'oxigen dissolt en l'instant inicial de temps, a la fase líquida (mol/m3)
CL(t) = Concentració d'oxigen dissolt en l'instant de temps t a la fase líquida (mol/m3)
KLa = Coeficient de transferència de massa volumètric (1/s)
t = Temps (s)
= Hold-up (Addimensional)
El hold-up del gas és la relació que hi ha entre el cabal del gas i el cabal total:
On:
= Hold-up en la fase gas (Addimensional)
QG = Cabal en la fase gas (m3/s)
QL = Cabal en la fase líquida (m3/s)
Procediment
- Apuntar humitat ambiental, temperatura ambiental i pressió atmosfèrica.
- Engegar aparell sensor d'Oxigen Dissolt.
- Engegar aparell mesurador de concentració d'Oxigen Dissolt.
- Engegar l'ordinador i iniciar programa.
- Marcar només el Cellox 325-1 i posar en posició ON per poder guardar les dades.
- Comprovar que les vàlvules V7 , V8, V9 estan obertes i la resta tancades.
- La vàlvula V9 no ha d'estar oberta del tot, sinó que ha d'estar mig oberta.
- Obrir vàlvula V3.
- Engegar bomba i apuntar cabal d'aigua de recirculació (rotàmetre d'aigua de recirculació (FI3)).
- Un cop s'observa que el sistema s'ha estabilitzat, s'ha d'apuntar la temperatura inicial de l'aigua.
- Obrir vàlvula V5 per permetre l'entrada de l'aire al difusor.
- Un cop el sistema s'ha estabilitzat amb el difusor en funcionament, apuntar el cabal d'aire (rotàmetre gas difusor (FI2)).
- L'experiment acaba quan la concentració d'Oxigen Dissolt variï menys d'un 2% del rang.
- Posar en OFF el programa.
PARADA
- Apuntar temperatura final de l'aigua.
- Parar la bomba.
- Tancar la vàlvula V5.
- Tancar la vàlvula V3.
CICLE DE NETEJA
Es fa per desplaçar l'oxigen utilitzant nitrogen.
- Obrir la vàlvula V2.
- Comprovar que les vàlvules V7, V8, V9 estan obertes i la resta tancades.
- Engegar la bomba.
- Obrir la vàlvula V5.
- Observar la concentració d'Oxigen Dissolt fins a arribar a 2-3 ppm.
- Tancar la vàlvula V5.
- Tancar la bombona de nitrogen i la vàlvula V2.
NETEJA ESPAI DE CAP
La part superior del dipòsit queda ple de nitrogen, a fi de buidar-lo s'omple d'aire.
- Obrir la vàlvula V4.
- Obrir la vàlvula V3.
- El buidat acaba quan la concentració d'Oxigen Dissolt és constant, és a dir, quan variï menys d'un 2% del rang.
- Parar la bomba.
- Tancar la vàlvula V4.
- Tancar la vàlvula V3.
Elaboració de resultats
Consultar apartat 4.1. Coneixements previs abans de la realització de la pràctica per veure com obrir les dades guardades a l'ordinador.
- Gràfic d'evolució de la concentració d'oxigen al llarg del temps utilitzant el difusor. Comentar els resultats obtinguts.
- Càlcul del coeficient de transferència de matèria graficant l'equació de Cachaza i posteriorment calcular el KLa a partir del pendent del gràfic i el Hold-up. Comentar els resultats obtinguts.
Exemple de gràfics
