SCIENCE EDUCATION > Engineering

Ingeniería química

Esta colección explica los conceptos fundamentales en ingeniería química con un enfoque experimental y presenta necesarios procedimientos de funcionamiento de diversos aparatos como el secador de bandeja y el Viscosímetro.

  • Chemical Engineering

    08:33
    Prueba de la eficiencia de transferencia de calor de un intercambiador de calor de tubo finlandés

    Fuente: Michael G. Benton y Kerry M. Dooley, Departamento de Ingeniería Química, Universidad Estatal de Luisiana, Baton Rouge, LA

    Los intercambiadores de calor transfieren calor de un fluido a otro. Existen varias clases de intercambiadores de calor para satisfacer diferentes necesidades. Algunos de los tipos más comunes son intercambiadores de carcasas y tubos e intercambiadores de placas1. Los intercambiadores calor de carcasa y tubo utilizan un sistema de tubos a través del cual fluye el fluido1. Un conjunto de tubos contiene el líquido que se va a enfriar o calentar, mientras que el segundo conjunto contiene el líquido que absorberá el calor o lo transmitirá1. Los intercambiadores de calor de placas utilizan un concepto similar, en el que las placas se unen estrechamente junto con un pequeño espacio entre cada uno para que el líquido fluya1. El fluido que fluye entre las placas alterna entre caliente y frío para que el calor entre o salga de las corrientes necesarias1. Estos intercambiadores tienen grandes superficies, por lo que suelen ser más eficientes1. El objetivo de este experimento es probar la eficiencia de transferencia de calor de un intercambiador de calor de tubo aleteado (Figura 1) y compararlo con la eficiencia teórica de un intercambiador de calor si

  • Chemical Engineering

    07:40
    Utilizando una bandeja secadora para investigar la transferencia de calor convectivo y conductivo

    Fuente: Michael G. Benton y Kerry M. Dooley, Departamento de ingeniería química, Universidad Estatal de Louisiana, Baton Rouge, LA

    Secadores son utilizados en numerosos procesos industriales. La función de un secador es utilizar procesos de transferencia de calor para secar sólidos. Existe una gran variedad de modelos de secadora. Secadores adiabáticos usan convección y contacto directo con gases para secar sólidos, mientras queabáticos de las secadoras utilizan métodos distintos de contacto gas heated para secar1, incluyendo la conducción, radiación y radio frecuencia secado1. Secadoras se pueden utilizar para procesos por lotes o sean de uso continuo1. En este experimento, se determinarán los efectos de temperatura y velocidad en la velocidad de secado de arena usando una secador de bandeja. Se probarán tres diferentes de potencia (1000 W y 1500 W y 2500 W) para dos tasas de flujo de aire diferentes, proporcionando un total de seis conjuntos de datos. De estos datos, se pueden calcular el calor y coeficientes de transferencia de masa.

  • Chemical Engineering

    08:03
    Viscosidad de soluciones de glicol de propileno

    Fuente: Michael G. Benton y Kerry M. Dooley, Departamento de ingeniería química, Universidad Estatal de Louisiana, Baton Rouge, LA

    La viscosidad es una medida de la resistencia de un fluido a fluir, y es un parámetro útil en el diseño de procesamiento de productos eficiente y control de calidad en una amplia gama de industrias. Una variedad de viscosímetros se utilizan para obtener una lectura más precisa de materiales experimentales.odo estándar de medir la viscosidad es mediante un viscosímetro de tubo de vidrio, que se calcula la viscosidad mediante la medición de la cantidad de tiempo que tarda el líquido fluya a través de un tubo capilar de vidrio1. Viscosímetros rotacionales funcionan mediante la aplicación de las fuerzas de corte y midiendo el tiempo que tarda un flujo1. Estos viscosímetros hacen uso de la fuerza que fluye el líquido, y puede utilizar un sistema de resorte o un sistema Codificador digital de1. Diferentes sistemas de medición existen, con el estándar es un sistema de cono y plato, donde el fluido circula bajo la forma de cono y la placa, con el fin de minimizar la tensión de esquileo de1. Sistemas de placas paralelas utilizan dos placas paralelas y es ideales para medir a través de gradientes de temperatura, permitiendo una transición1. Couette sistemas utilizan una t

  • Chemical Engineering

    09:10
    Porosimetría de un polvo de alúmina de sílice

    Fuente: Kerry M. Dooley y Michael g. Benton, Departamento de ingeniería química, Universidad Estatal de Louisiana, Baton Rouge, LA

    Área superficial y poro tamaño distribución son atributos utilizados por usuarios y fabricantes de adsorbente y catalizador para asegurar control de calidad y para determinar cuando los productos son al final de su vida útil. La superficie de un sólido poroso está directamente relacionada con su capacidadrción o actividad catalítica. La distribución de tamaño de poro de un adsorbente o un catalizador se controla que los poros son suficientemente grandes para admitir fácilmente las moléculas de interés, pero lo suficientemente pequeños como para proporcionar una superficie por masa. Área superficial y poro tamaño distribución puede medirse por la técnica de adsorción/desorción de nitrógeno isotérmico. En este experimento, un porosímetro de nitrógeno se utilizará para medir el área y distribución del tamaño de un polvo de sílice/alúmina de los poros.

  • Chemical Engineering

    10:21
    Demostración del modelo de ley de energía a través de extrusión

    Fuente: Kerry M. Dooley y Michael g. Benton, Departamento de ingeniería química, Universidad Estatal de Louisiana, Baton Rouge, LA

    Polímero se funde se forma a menudo en formas simples o "extrudidos", tales como pelotillas cilíndricas, hojas planas o con una extrusora de tubos. 1 poliolefinas son los polímeros más comunes de la extrusión. Extrusión implica transporte y alimento sólido, que a veces se mezcla cones no poliméricos y la acumulación de la presión y el transporte de la fusión o mezcla de fusión. Se aplica a polímeros termoplásticos, que se deforman al calentarse y reanudar sus anteriores propiedades de "no flujo" cuando haya enfriado. Usando un extrusor de laboratorio simple, el efecto de condiciones en polímero de salida y caída de presión puede ser examinada y pueden correlacionarse los datos obtenidos usando la "Ley de potencia" modelo de flujo de polímero se funde y soluciones. Este modelo se utiliza para escalar el proceso a extrusoras más complejos. Se puede determinar la relación entre condiciones de operación y las desviaciones de comportamiento de Dislocación teórica ("deslizamiento") y la forma de extrusión "(inflamación del dado del). En este experimento, un polímero termoplástico típico, se utilizará como un polietileno de alta densidad (HDPE) copolímero (de etileno + una olefina de cadena más larga). La temperatura de funcionamiento para la matriz y zona

  • Chemical Engineering

    07:51
    Amortiguador de gas

    Fuente: Michael G. Benton y Kerry M. Dooley, Departamento de ingeniería química, Universidad Estatal de Louisiana, Baton Rouge, LA

    Amortiguadores de gas se utilizan para eliminar los contaminantes de los flujos de gas. Múltiples diseños se utilizan para lograr este objetivo1. Un lecho empacado columna utiliza gas y líquido arroyos que contador mutuamente en una columna repleta de materiales de embalaje, tales cerámica, metales y plásticos, sueltas o estructurado embalaje1. La cama embalada utiliza superficie creada por el embalaje para crear un máximo de contacto eficiente entre las dos fases1. Los sistemas son de bajo mantenimiento y pueden manejar materiales corrosivos con tasas de transferencia de masa alta1. Columnas de pulverización son otro tipo de amortiguador, que utiliza constante contacto directo entre las dos fases, con gas al mover hacia arriba y el líquido se rocía hacia abajo en el flujo de gas1. Este sistema sólo tiene una etapa y las tasas de transferencia de masa de pobres, pero es muy eficaz para solutos con alta solubilidad líquido1. El objetivo de este experimento es determinar cómo las variables como el caudal de gas, caudal y concentración de dióxido de carbono afectan el coeficiente de transferencia de masa en general de un amortiguador de ga

  • Chemical Engineering

    11:32
    Equilibrio vapor-líquido

    Fuente: Michael G. Benton y Kerry M. Dooley, Departamento de ingeniería química, Universidad Estatal de Louisiana, Baton Rouge, LA

    Equilibrio vapor-líquido es de suma importancia en aplicaciones tales como destilación, modelado ambiental y proceso general de diseño de ingeniería. Comprensión de las interacciones de los componentes en una mezcla es muy importante en el diseño, operación y análisis de tales separadores. El coeficiente de es una excelente herramienta para relacionarse con las interacciones moleculares a la composición de la mezcla. Encontrar los parámetros de interacción molecular permite la futura predicción de los coeficientes de actividad para una mezcla utilizando un modelo. Equilibrio vapor-líquido es un factor crítico en los procesos comunes en la industria química, como la destilación. La destilación es el proceso de separación de líquidos por su punto de ebullición. Una mezcla líquida es introducida en una unidad de destilación o columna, entonces hervida. Datos de equilibrio vapor-líquido están útiles para determinantes cómo líquidas las mezclas se separan. Porque los líquidos tienen puntos de ebullición diferentes, un líquido hierva en un vapor y subida en la columna, mientras que el otro se quede como un líquido y drenar a través de la unidad. El proceso es muy importante en una variedad de industrias. En este experimento, se obtiene los coeficientes de actividad de mezclas de v

  • Chemical Engineering

    11:19
    El efecto de la relación de reflujo en la eficiencia de destilación de bandeja

    Fuente: Kerry M. Dooley y Michael g. Benton, Departamento de ingeniería química, Universidad Estatal de Louisiana, Baton Rouge, LA

    Bandeja y columnas llenas ambas se utilizan para la destilación, absorción y stripping de las operaciones de separación. 1 , 2 el objetivo de este experimento es destilar una mezcla de alcoholes (metanol, isopropanol) y agua en una columna de laeja del tamiz y examinar teorías cómo simples de destilación basado en equilibrio hipótesis siguen. Bandejas de tamiz proporcionan máxima área interfacial entre el líquido y el vapor. Un diagrama P & ID de la bandeja del tamiz (cada bandeja contiene agujeros en una placa de apoyo) sistema de la destilación se puede encontrar en el apéndice A. En esta demostración, la unidad de destilación de bandeja (TDU) se inicia en el modo de reflujo total. Después se alcanza un nivel de tambor de reflujo constante, se realiza una conmutación al modo de reflujo finito mediante el ajuste de los fondos, controladores de velocidad de flujo reflujo y destilado como necesario para mantener niveles constantes en el tambor de reflujo y el reboiler y mantener una relación de reflujo objetivo R D = L/D. Cuando se alcanza el estado estacionario (tarda menos de 90 min), líquido se tomarán muestras del tambor de reflujo, caldera y en cada bandeja y analizó en un cromatógrafo de gases. Un proto

  • Chemical Engineering

    09:20
    Eficiencia de extracción líquido-líquido

    Fuente: Kerry M. Dooley y Michael g. Benton, Departamento de ingeniería química, Universidad Estatal de Louisiana, Baton Rouge, LA

    Extracción líquido-líquido (LLE) es una técnica de separación utilizada en lugar de destilación cuando ya sea: (a) las volatilidades relativas de los compuestos a separar son muy similares; (b) uno o más de los componentes de la mezcla son temperatura sensible incluso cerca de las condiciones ambientales;estilación requeriría una presión muy baja o una proporción muy alta destilado y alimentos. 1 La fuerza impulsora para la transferencia de masa es la diferencia en la solubilidad de un material (el soluto) en dos otros inmiscibles o parcialmente miscibles corrientes (el de la alimentación y el solvente). Los flujos de alimentación y solvente son mezclados y luego separados, permitiendo que el soluto transferir de la alimentación al solvente. Normalmente, este proceso se repite en sucesivas etapas con flujo contracorriente. El rico en soluto solvente se llama el Extracto como parte, y la alimentación ha agotado el soluto es el refinado. Cuando hay una diferencia de densidad razonable entre la alimentación y flujos de solvente, extracción puede lograrse usando una columna vertical, aunque en otros casos puede utilizarse una serie de la mezcla y colocar tanques. En este experimento el objetivo operacional es extracto isopropanol (IPA, ~ 10-15% en peso, el so

  • Chemical Engineering

    10:59
    Reactor de fase líquida: Inversión de sacarosa

    Fuente: Kerry M. Dooley y Michael g. Benton, Departamento de ingeniería química, Universidad Estatal de Louisiana, Baton Rouge, LA

    Reactores de flujo continuo y por lotes son utilizados en reacciones catalíticas. Camas embaladas, que utilizan catalizadores sólidos y un flujo continuo, son la configuración más común. En la ausencia de una corriente de reciclaje extenso, tales reactores de lecho empacado se modelan generalmente comoflow". El otro reactor continuo más común es un tanque agitado, que se supone que se mezcla perfectamente. 1 una de las razones para la prevalencia de reactores de lecho empacado es que, a diferencia de la mayoría de los diseños de tanque agitado, un área de pared grande al cociente del volumen del reactor promueve la transferencia de calor más rápida. Para casi todos los reactores, calor debe añadido o retirado para controlar la temperatura para la reacción deseada. La cinética de reacciones catalíticas son a menudo más complejos que la simple orden de 1st , 2nd orden, cinética etc. encontrado en los libros de texto. Las tarifas de la reacción también pueden verse afectadas por tarifas de transferencia de masa - reacción no puede ocurrir más rápidamente que la tasa en que reactivos se suministran a la superficie o la tasa a la que se eliminan los productos - y la transferencia de calor. Por estas razones, la experimentación es casi

  • Chemical Engineering

    11:40
    Cristalización del ácido salicílico mediante modificación química

    Fuente: Kerry M. Dooley y Michael g. Benton, Departamento de ingeniería química, Universidad Estatal de Louisiana, Baton Rouge, LA

    Proceso de elaboración de productos bioquímicos es operaciones unitarias tales como cristalización, ultracentrifugación, filtración de membrana y cromatografía preparativa, todos los cuales tienen en común la necesidad de separar sólido de líquido o grandes de moléculas pequeñas. De éstos, cristalización es te desde un punto de vista de tonelaje. Por eso, comúnmente se emplea en la farmacéutica, la química y la industria alimentaria. Bioquímicos de los ejemplos importantes incluyen separaciones quirales,1 purificación de antibióticos,2 separación de los aminoácidos precursores,3 y muchas otras farmacéuticas, aditivo de4-5 ,6-7 y agroquímicos purificaciones. 8 El control de distribución de morfología y tamaño de cristal es crítico a la economía del proceso, como estos factores afectan los costos de procesamiento posteriores operaciones como secado, filtración y transporte de sólidos. Para obtener más información acerca de cristalización, consulte un libro de texto especializado o un libro de operaciones unitarias. 9 La unidad de cristalizador (Figura 1) permite el estudio de: (a) los efectos de parámetros clave, como

  • Chemical Engineering

    10:39
    Individual y dos fases de flujo en un Reactor de lecho empacado

    Fuente: Kerry M. Dooley y Michael g. Benton, Departamento de ingeniería química, Universidad Estatal de Louisiana, Baton Rouge, LA

    El objetivo de este experimento es determinar la magnitud de la mala distribución en reactores de lecho Empaquetado típico en monofásico y flujo de dos fases (gas-líquido) y evaluar los efectos de esta mala distribución de la caída de presión. Se introducen los conceptos de dispersión y distribución delresidencia mediante el uso de trazadores, y estos conceptos están relacionados con mala distribución física. Canalización de un flujo monofásico puede ocurrir a lo largo de las paredes o por flujo preferencial a través de una porción más grande de la sección transversal de la cama. Canalización en flujo bifásico puede resultar de causas más complejas, y teorías de flujo bifásico simple rara vez predicen la presión cae en camas embaladas. Un objetivo de diseño es siempre minimizar el grado de canalización por encontrar los diámetros cama y partícula óptimos para los caudales de diseño y embalaje de una cama de una manera para minimizar el asentamiento. Siempre es importante cuantificar cuánta mala distribución podría ocurrir y sobre-diseño de la unidad para tener en cuenta para su ocurrencia. La caída de presión medidas permeámetro aparato, ΔP y la concentración de trazador (tinte) salida horizontales camas llenas de blindada de vidrio para agua, aire o flujo bifásico (fig

  • Chemical Engineering

    10:01
    Cinética de la polimerización de la adición de polidimetilsiloxano

    Fuente: Kerry M. Dooley y Michael g. Benton, Departamento de ingeniería química, Universidad Estatal de Louisiana, Baton Rouge, LA

    Los polímeros son moléculas que consta de muchas unidades de monómero repetición que se adhieren químicamente en cadenas largas. Exhiben una amplia gama de propiedades físicas, que son afectadas por su estructura química, peso molecular y grado de polimerización. La industria del polímero fabrica miles derimas utilizadas en una amplia variedad de productos comerciales. 1 , 2 El objetivo de este video es realizar una reacción de polimerización de la adición y luego evaluar el producto resultante para entender cómo la viscosidad se puede utilizar para determinar el peso molecular de polímero. Además, este experimento investigará cómo peso molecular pueden ser relacionados con conversión de monómero.

  • Chemical Engineering

    08:55
    Reactor catalítico: Hidrogenación de etileno

    Fuente: Kerry M. Dooley y Michael g. Benton, Departamento de ingeniería química, Universidad Estatal de Louisiana, Baton Rouge, LA

    La hidrogenación de etileno (C2H4) a etano (C2H6) se ha estudiado a menudo como una reacción de reducción de modelo en la caracterización de nuevos catalizadores metálicos. 1-2 mientras que el níquel soportado no es el catalizador del metal vo para esta reacción, es lo suficientemente activa como para que reacción puede tener lugar en La reacción implica típicamente hidrógeno adsorbido, disociada (H2) reacciona con etileno adsorbida. En otras palabras, los átomos de hidrógeno y etileno forma moléculas enlaces con un sitio de metal (aquí denota "S"). La fuerte vinculación de etileno con S debilita el enlace doble lo suficiente como para permitir que los átomos de hidrógeno agregar a etileno, etano, que no se adsorbe de forma. El propósito de este experimento es, en primer lugar, para convertir las medidas de composición cruda a limitar las conversiones fraccionario reactivo. 3 estas conversiones pueden entonces utilizarse en un reactor del flujo del enchufe (PFR) para ajustar los datos a un modelo de cinética de ley de potencia estándar por el "método Integral". 3 una comparación de las órdenes experimentales de reacción de etileno e hidróg

  • Chemical Engineering

    08:43
    Spin y Chill

    Fuente: Michael G. Benton y Kerry M. Dooley, Departamento de ingeniería química, Universidad Estatal de Louisiana, Baton Rouge, LA

    El Spin y Chill utiliza los fundamentos de transferencia de calor y flujo de fluidos para enfriar bebidas a 38 F en sólo 2 minutos. Tomaría un refrigerador aproximadamente 240 min y un pecho de hielo 40 min para lograr la misma temperatura. El Spin y relajarse también afirma que esto sea por "suavemente" gira a 500 rpm, que genera poca o ninguna formación de espuma. En este experimento, se evaluará la capacidad de girar un recipiente para enfriar un refresco a velocidades récords. El Spin y Chill está diseñado para invalidar el uso de un pecho de hielo, a favor de enfriar bebidas rápidamente e individualmente. Diferentes parámetros operacionales, tales como variar las rpm del dispositivo, serán evaluados para determinar su efecto sobre la transferencia de calor. Además, el análisis del parámetro hidrológico y análisis de conducción de calor transitoria se utilizará para determinar la transferencia de calor.

JoVE IN THE CLASSROOM

PROVIDE STUDENTS WITH THE TOOLS TO HELP THEM LEARN.

JoVE IN THE CLASSROOM