ejercicios de humidificacion

1 EJERCICIOS HUMIDIFICACION 1. Calcule: a) La humedad de aire saturado a 120 ºF. b) El volumen saturado a 120 ºF. c) La temperatura d saturación adiabática y la temperatura de bulbo húmedo de aire que tiene una temperatura de bulbo seco 120 ºF y un punto de rocío de 60 ºF. d) El porcentaje de saturación cuando el aire de c) se enfría a 82 ºF. a) Las libras de agua condensada por cada 100 lb de aire húmedo de c) cuando el aire se enfría a 40 ºF. ( Prob. 5.152 Himmelblau, D. Principios Básicos y Cálculos en Ingeniería Química). 2. Determínense gráficamente las siguientes propiedades del aire húmedo a 35 °C y 760 mmHg: a) Humedad absoluta en las condiciones de saturación. b) Volumen especifico en las condiciones de saturación. c) Temperatura húmeda y humedad relativa si la temperatura de rodio es 15°C. d) Humedad relativa y temperatura de rocío si la temperatura húmeda es 30° C. e) Temperatura húmeda y temperatura de rocío si la humedad relativa es del 80 %. R: a) 0,0364 b) 0,925 c) 21,6 °C y 32 % d) 71 % , 28,6 °C e) tw=31,7 °C y tr=31 °C 3. A un secadero que funciona en condiciones adiabáticas se le suministra aire a 60° C que tiene una temperatura de rocío de 10° C. Calcúlese: a) La temperatura mínima hasta la que el aire se enfría en el secadero. b) La cantidad máxima de agua evaporada por kilo de aire que entra en el secadero. c) El volumen del aire a la salida del secadero por metro cúbico de aire de entrada si la cantidad de agua evaporada es la máxima posible. 4. Un secador rotatorio funciona de la siguiente manera: aire fresco a 60 ºF de temperatura de bulbo seco y 45 ºF de temperatura de bulbo húmedo, se mezcla con aire recirculado a 112 ºF de temperatura de bulbo seco y punto de rocío de 104,3 ºF que sale del secador. Esta mezcla se calienta a 200 ºF de temperatura de bulbo seco, 88,5 ºF de punto de rocío y entra al secador en estas condiciones. El aire fresco se alimenta a la unidad a la rata de 184 000 pie3/h, referido a las condiciones dadas. Al secador entran por hora 1,657 lb de sólido húmedo que contiene 39,7 % de humedad en peso y base seca. El sólido entra a 105 ºF y sale completamente seco a 175 ºF. El flujo es en contracorriente. Las pérdidas de calor son despreciables. Calcule lo siguiente: a) Las libras de aire fresco por hora. b) Las libras de aire seco recirculado por libra de aire seco fresco. c,d) las libras de agua evaporadas (2 procedimientos). e) La capacidad calorífica del sólido seco.

2 f) Las libras de vapor condensado a 225 ºF las cuales se condensan cada hora en el calentador de aire. (Pr. 5.17 Williams E., Johnson C. Stoichiometry for Chemical Engineers. Ch. 5 Unit operations) 5. Se mezclan 300 m3 de aire a 25 °C y 50 % de humedad relativa con 120 m3 de aire a 40 °C y temperatura húmeda de 25 °C. Determínese la temperatura y la humedad de la mezcla. R: 29,1 °C, 0,011 kg agua/ kg a.s. 6. Un recinto contiene un sólido húmedo del que se han de separar 100 kg/h de agua. Al recinto entra aire a 35 °C con humedad relativa del 20 %, saliendo el mismo a 22 °C; al mismo tiempo se le suministran desde el exterior 10000 kcal/h. Si la temperatura del sólido se mantiene constante a 18 °C durante el proceso, calcúlese la cantidad de aire que se habrá de suministrar por hora y la humedad de salida del mismo. R: 15600 kg/h; 0,0134 kg agua/kg a.s. 8. Disponemos de aire a 18° C con una humedad relativa del 60 % a 760 mmHg. Hemos de emplear este aire para evaporar 100 kg/h de agua en un secadero adiabático, para lo cual antes de entrar en el secadero lo calentamos hasta 70° C (precalefacción) y sale del secadero 2° C por encima de las condiciones de saturación. Calcúlese el volumen de aire empleado (medido en las condiciones de 18 °C y HR = 60 %). y la cantidad de calor que ha de suministrársele. si la sustancia a secar entra en el secadero a la temperatura de saturación del aire en las condiciones de salida. R: 5080 m3 ; 77100 kcal 9. En un secadero adiabático se han de secar 400 kg/h de un producto que entra con el 60 % de agua y sale con el 10 % (medida sobre base seca). Se dispone de 6000 m3/h de aire (medidos a 25 °C y TW = 15 °C), el cual es precalentado antes de ingresar al secadero hasta una temperatura tal que a la salida del secadero el aire está saturado. Calcular la temperatura del aire a la entrada del secadero y la cantidad de calor suministrado en el precalentador. R: 72 °C ; 80700 kcal/h 10. El suministro de aire para una secadora tiene una temperatura de bulbo seco de 32 ºC y una temperatura de bulbo húmedo de 25,5 ºC. Este aire se calienta hasta 90 ºC y se introduce en el secador donde se enfría a lo largo de una línea de enfriamiento adiabático conforme capta humedad del material en deshidratación y sale del secador totalmente saturado. a) ¿Cuál es el punto de rocío del aire inicial? b) ¿Qué humedad tiene? c) ¿Qué porcentaje de humedad relativa tiene? d) ¿Cuánto calor se necesita para calentar 100 m3 a 90 ºC? e) ¿Cuánta agua se evaporará por cada 100 m3 de aire que entre en el secador? f) ¿A qué temperatura sale el aire del secador? ( Prob. 5.150 Himmelblau, D. Principios Básicos y Cálculos en Ingeniería Química).

3 11. Un secador rotatorio que trabaja a presión atmosférica seca 10 toneladas al día de grano húmedo a 70 ºF desde un contenido de humedad del 10 % hasta el 1%. El aire fluye a contracorriente sobre el grano, entra a una temperatura de bulbo seco de 225 ºF y una temperatura de bulbo húmedo de 110 ºF y sale a 125 ºF de bulbo seco. Calcule: a) La humedad del aire que entra y del que sale. b) La eliminación de agua en libras por hora. c) La salida de producto en libras por día. d) El aporte de calor al secador. Suponga que el secador no pierde calor, que el grano se descarga a 110 ºF y que su calor específico es de 0,18. ( Prob. 5.153 Himmelblau, D. Principios Básicos y Cálculos en Ingeniería Química). 12. Un secador produce 180 kg / h de un producto que contiene 8% de agua a partir de un flujo de alimentación que contiene 1,25 g de agua por gramo de material seco. El aire entra en el secador a una temperatura de bulbo seco de 100 ºC y una temperatura de bulbo húmedo de 38 ºC; el aire de salida está a 53 ºC bulbo seco tiene 60 % de humedad relativa. Parte del aire de salida se mezcla con el aire suministrado a 21 ºC, 52 % de humedad relativa. Calcule el aire y el calor proporcionados al secador, ignorando las pérdidas de calor por radiación, el calor utilizado par calentar los platos de la banda transportadora, etc. El calor específico del producto es de 0,18. ( Prob. 5.155 Himmelblau, D. Principios Básicos y Cálculos en Ingeniería Química). 13. En un secadero cuyo proceso de funcionamiento puede considerarse análogo al de una torre de humidificación adiabática, se han de separar de un sólido húmedo 100 kg/h de agua por mediación de aire que entra en el secadero a 80° C y tw = 30° C. siendo la presión de operación 740 mm Hg. A la salida del secadero el aire se encuentra a 32°C. Calcúlese: a) El volumen de aire a la entrada del secadero. b) La temperatura de rocío del aire a la salida. R: a) 5730 m3/h b) 29,5 °C 14. En un secadero cuyo funcionamiento puede considerarse análogo al de una torre de humidificación adiabática, se secan 1000 kg/h de un sólido húmedo desde el 65 % hasta el 15 de humedad, referida al sólido seco. El aire de que se dispone está a 15 °C con humedad relativa del 60 %; entra en el secadero con temperatura húmeda de 25° C y sale con humedad relativa del 85 %. Calcúlese el volumen de aire a la entrada del secadero y el calor horario de precalefacción del mismo. R: 23640 m3/h ; 270000 kcal/h