Mezclado de fluidos Características de flujo (reológicas), las cuales

Mezclado de fluidos
Características de flujo (reológicas), las cuales dependen del tipo de fluido,
newtoniano o no-newtoniano. En general las características de flujo y el
comportamiento del mezclado de fluidos están gobernado por tres leyes primarias o
principios:
-
Conservación de la masa
Conservación de la energía
Leyes clásicas del movimiento.
Mecanismo de mezclado:
Transporte de masa:
Mezclado turbulento:
Mezclado laminar:
Difusión molecular:
dm
dc
= − DA
Ley de Fick’s
dt
dx
Donde:
dm
= Velocidad de transporte de masa
dt
A = Area de la interfase
D = Coeficiente de difusión, relacionado con la viscosidad del fluido y con el tamaño de
las moléculas.
dc
= Gradiente de concentración, tiende a cero cuando el mezclado es completo.
dx
Escala e intensidad de segregación: La calidad de un mezclado debe ser medida
sobre la base de una distribución aleatoria de sus componentes.
Danckwerts ha sugerido dos criterios que son estadísticamente significativos y
pueden ser aplicados a mezclas de solventes mutuamente solubles, polvos finos o
gases.
Transporte de masa, flujo turbulento y flujo laminar resulta en el entremezclado de
porciones de líquidos a ser mezclados.
A menos que la difusión molecular ocurra, la composición interna de las porciones
varía en forma discontinua, de una a la siguiente.
La escala o grado de segregación,
Es definida de manera similar a la turbulencia, y puede ser expresada como escala
linear o escala volumen. La escala linear es representada por el diámetro promedio de
las porciones y la escala volumen, por el volumen de las mismas.
La intensidad de segregación,
Es una medida de la variación de la composición de varias porciones de la mezcla,
variabilidad del tamaño de las porciones. Cuando el mezclado es completo la intensidad
de segregación es cero.
A
B
C
I
E
TIEMPO
DE
MEZCLADO
La intensidad de segregación, I, y la escala de segregación, E, como una función del
tiempo. El transporte de masa, el mezclado turbulento y la difusión molecular,
predominan sobre los periodos de tiempo A, B y C, respectivamente. E se incrementa
al final de la operación. Al final la mezcla podría ser uniforme en composición y puede
ser considerada como una porción simple, de gran tamaño, con una E igual a las
dimensiones del mezclador.
EQUIPOS
Están compuestos principalmente de dos dispositivos:
a. Un tanque adecuado para la carga de los líquidos a mezclar.
b. Un administrador de energía para brindar una adecuada velocidad de mezclado.
La eficiencia del mezclador se incrementa al utilizar deflectores, hélices o conductos
para dar movimiento a la masa.
Impulsores.- Son de tres tipos básicos, de acuerdo al flujo que producen: Tangencial
(A), radial (B) y axial (C).
A
B
C