EJERCICIO 9-40
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Descripción: Transferencia de masa...
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ERWIN VILORIA OSPINO
UNIVERSIDAD DE CART CARTAGENA AGENA PROGRAMA DE INGENIERIA QUIMICA MASA II MARZO DE 2012
Para el secado de madera desde la humedad del 55% al 30% se emplea un secadero de túnel a través del cual se desplaza la madera. El túnel de secado dispone de secciones de recalentamiento del aire, y para evitar que la madera se alabee o se queme, la temperatura del aire ha de mantenerse por debajo de 65º C, por lo cual la velocidad de secado es bastante baja. El aire exterior se encuentra a 20º C con tw = 15º C, y antes de entrar al secadero se calienta hasta 65 ºC. En la primera sección del secadero, el aire se enfría adiabáticamente hasta alcanzar la humedad relativa del 90%; después pasa a un recalentador en el que su temperatura se vuelve a elevar hasta 65º C, entrando en estas condiciones a la segunda sección del secadero, en la que vuelve a enfriarse adiabáticamente hasta alcanzar la humedad relativa del 90%, volviendo a recalentarse hasta 65º C en una tercera sección del secadero de la que se descarga al exterior después de enfriarse adiabáticamente hasta alcanzar la humedad relativa del 90%. En el secadero se han de tratar 250 /día (24 h/día) de planchas de madera de dimensiones de 6 m x 0,30 m x 0,025 m. la densidad de la madera que entra al secadero es de /
2
Calcúlese a) b) c) d)
La cantidad de aire necesaria expresada en m /día medidas en las condiciones del aire exterior. La cantidad de calor suministrada al aire suponiendo que no hay pérdidas de calor al exterior, en Kcal/día. El ahorro térmico logrado empleando el recalentamiento. El tiempo que ha de permanecer la madera en el secadero, empleando los cálculos suponiendo que el secado se realiza con aire en condiciones constantes y e iguales al valor medio. Para estas condiciones medias, la humedad de equilibrio es del 10%, y las experiencias de secado han conducido a los datos siguientes cuando el secado se efectúa por ambas caras de los tablones de madera. Humedad libre (Kg agua/Kg de madera seca) 1.0 (crítica)
W (Kg/m2 h)
0.8
0.680
0.6
0.360
0.5
0.200
0.4
0.160
0.2
0.060
1.0
3
0,O47
0,O36
0,O24
4
0,OO9
36.9º
41.3º
Xt =
0.55 1 − 0.55
X =
= 1.2222
0.30 1 − 0.30
Kg H O Kg aire seco
= 0.4286
Kg H O Kg aire seco
Cantidad de agua que se evapora por Kg de madera seca 1.2222 − 0.4286
Kg H O Kg madera seca
Masa de madera húmeda
250
m
800
día
Kg m
Masa de madera
200 000
Kg día
= 0.7936
Kg H O Kg madera seca
por día
= 200 000
Kg madera húmeda día
1 − 0.55 = 90 000
Kg madera seca día
5
Cantidad de agua evaporada por día 90 000
Kg madera seca
0.7936
día = 71 424
Kg H O Kg madera seca
Kg H O dia
Cantidad de agua que se evapora por Kg de aire seco 0.047 − 0.009
Kg H O Kg aire sec
= 0.038
Kg H O Kg aire sec
Flujo de aire requerido 71 424 Kg H O/día 0.038 Kg H O /Kg aire seco
= 1 879578.9
Kg aire seco día
Volumen específico =
1 29
+
0.009 18
0.082 293 = 0.84
m Kg aire seco
Volumen de aire requerido = /
= 1 879 578 9
Kg aire seco
6 0.84
m
CALORES DE RECALENTAMIENTO
Q AB = 0.24 + 0.46 0.009 Q AB = 10.9863 Kcal/Kg
65 − 20 Kcal/Kg
Q CD = 0.24 + 0.46 0.024 Q CD = 8.9119 Kcal/Kg
65 − 29.5 Kcal/Kg
QEF = 0.24 + 0.46 0.036 Q EF = 7.2093 Kcal/Kg
65 − 36.9 Kcal/Kg
Q TTAL = 1 879 578.9 + 7.2093
Kg
día Kcal
10.9863 + 8.9119
Kg
= .
7
AHORRRO TERMICO Cantidad de necesaria
71 424
Kg H O dia
= 4 761 600
1
0.024 − 0.0 Kg aire seco dia
Calor sin recalentamiento Q AB = 4 761 600 0.24 + 0.46 0.009 65 − 20 Kcal/Kg Q AB = 52 312 366.08 Kcal/dia
52.3 − 50.1 x 10 52.3x
10
≈ 4.2 %
8
TIEMPO DE SECADO (6)(0,3)(0,025)=0,045 m
Volumen: Peso húmedo: Peso seco: Área de la superficie de secado:
(800 Kg/m (0,045m ) = 36 Kg madera húmeda
36(1 - 0.55)=16,2 Kg madera seca (6 m)(0,3 m)(2)=3,6 m
S/A = 16,2/3,6 =4,5 Kg de solido seco/ m
Periodo anticrítico = 1,222 = 1,111 = 1
=
−
= 0,4995 ℎ ≈ 0,5 ℎ
9
Periodo poscrítico: De acuerdo con la curva de secado tomaremos dos zonas en que la velocidad de secado varia linealmente, una desde la hasta = 0,4286 = 0,075 :
=
= 4,50
− −
0,611 − 0,4286 1−0,2
ln
2,303 log
0,2 0,075
= 1,006
10
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