Humidificacion

Facultad de Ingeniería Química Metalurgia y Ambiental

“AÑO DE LA UNIÓN NACIONAL FRENTE A LAS CRISIS EXTERNA”

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA ASIGNATURA

: Laboratorio de Operaciones Unitarias

TEMA

: Humidificación

DOCENTE

: Ing. Jiménez Escobedo Manuel

CICLO

: VII

ALUMNO

: JAMANCA ANTONIO, Edgar Martin

.

HUACHO – PERÚ

Laboratorio de Operaciones Unitarias

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Facultad de Ingeniería Química Metalurgia y Ambiental Índice

Índice ..................................................................................................................................................... 2 Resumen ................................................................................................................................................ 4 Introducción ....................................................................................................................................... 4 Antecedentes...................................................................................................................................... 4 Fundamento Teórico ........................................................................................................................... 5 Definiciones de Humedad ................................................................................................................ 5 Temperatura Rocío ......................................................................................................................... 5 Volumen Húmedo ........................................................................................................................... 5 Calor Húmedo ................................................................................................................................. 6 Entalpía Total de la Mezcla aire – agua ........................................................................................... 6 Operación Adiabática Enfriamiento de un Líquido............................................................................ 6 Potencial Entálpico.......................................................................................................................... 7 Balance Simultáneo de Materia y Energía........................................................................................ 7 Los Números de Transferencia......................................................................................................... 8 El Volumen del Empaque de Enfriamiento ....................................................................................... 9 Línea de operación.- ........................................................................................................................ 9 Sección Experimental .......................................................................................................................... 9 Equipo y Materiales Empleados ....................................................................................................... 9 Características de una columna de humidificación ........................................................................... 9 Metodología Experimental ........................................................................................................... 10 Tabulación de Datos Experimentales Recolectados ........................................................................ 10 Resultados ........................................................................................................................................ 12 Datos Promedios en Sistema Internacional .................................................................................... 12 Propiedades Psicrométricas........................................................................................................... 12 Propiedades de Saturación Adiabática........................................................................................... 13 Balance de Materia ....................................................................................................................... 14 Balance de Energía........................................................................................................................ 14 Eficiencia térmica y Calor Disipado ................................................................................................ 14 Coeficientes Locales y Globales de Transferencia de Masa para Humidificación ............................. 14 Análisis y Discusión de Resultados ..................................................................................................... 15 Conclusiones ..................................................................................................................................... 15 Recomendaciones ............................................................................................................................. 15 Nomenclatura................................................................................................................................... 15 Laboratorio de Operaciones Unitarias

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Facultad de Ingeniería Química Metalurgia y Ambiental Referencias Bibliográficas ................................................................................................................. 16 Apéndice .............................................................................................................................................. 16 Ejemplo de Cálculos .......................................................................................................................... 16 Deducción de Ecuaciones .................................................................................................................. 17 Propiedades Psicrométrica ............................................................................................................ 17 Propiedades de Saturación Adiabática........................................................................................... 17 Balance de Energía........................................................................................................................ 18 Línea de Operación ....................................................................................................................... 18 Coeficientes locales y globales: ...................................................................................................... 19 Tablas adicionales, gráficos y figuras varias ...................................................................................... 20 iL vs tL........................................................................................................................................... 20 iG vs tL .......................................................................................................................................... 20 -(1/iL-iG) vs tL ............................................................................................................................... 21 -(1/iL-iG) vs iG ............................................................................................................................... 21 Propiedades Termodinámica de Vapor Saturado ........................................................................... 22

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HUMIDIFICACIÓN Resumen El presente trabajo se basa en la práctica de humidificación de aire, donde por medio de una columna de humidificación se busca comprobar la literatura que abarca temas como la transferencia simultánea de calor y energía. Las prácticas se realizaron con total cuidado obteniendo valores confiables en las propiedades psicrométricas, balances y coeficientes de masa y energía, además los gráficos muestran la tendencia propia de operación.

Introducción La humidificación es una operación unitaria en la que tiene lugar una transferencia simultánea de materia y calor sin la presencia de una fuente de calor externa. De hecho siempre que existe una transferencia de materia se transfiere también calor. Pero para operaciones como extracción, adsorción, absorción o lixiviación, la transferencia de calor es de menor importancia como mecanismo controlante de velocidad frente a la transferencia de materia. Por otro lado, en operaciones como ebullición, condensación, evaporación o cristalización, las transferencias simultáneas de materia y calor pueden determinarse considerando únicamente la transferencia de calor procedente de una fuente externa. La transferencia simultánea de materia y calor en la operación de humidificación tiene lugar cuando un gas se pone en contacto con un líquido puro, en el cual es prácticamente insoluble. Este fenómeno nos conduce a diferentes aplicaciones además de la humidificación del gas, como son su deshumidificación, el enfriamiento del gas (acondicionamiento de gases), el enfriamiento del líquido, además de permitir la medición del contenido de vapor en el gas. Existen diferentes equipos de humidificación, entre los que destacamos las torres de enfriamiento por su mayor aplicabilidad. En ellas, el agua suele introducirse por la parte superior en forma de lluvia provocada, y el aire fluye en forma ascendente, de forma natural o forzada. En el interior de la torre se utilizan rellenos de diversos tipos que favorecen el contacto entre las dos fases.

Antecedentes Los procesos de enfriamiento del agua se encuentran entre los más antiguos que haya desarrollado el hombre. Por lo común el agua se enfría exponiendo su superficie al aire. Algunos de estos procesos son lentos, como el enfriamiento del agua en la superficie de un estanque, otros son comparativamente rápidos, por ejemplo, el rociado de agua hacia el aire. Todos estos procesos implican la exposición del agua al aire en diferentes grados.

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Facultad de Ingeniería Química Metalurgia y Ambiental Fundamento Teórico Definiciones de Humedad Humedad Absoluta Es la razón másica de vapor de agua respecto al aire seco

MA: masa molecular del agua; MA= 18 g/mol MB: masa molecular del aire; MB= 28,9 g/mol PA: presión parcial que ejerce el vapor de agua en la mezcla gaseosa P: presión total (atmosférica.)

Humedad Relativa La humedad relativa es la humedad que contiene una masa de aire, en relación con la máxima humedad absoluta que podría admitir sin producirse condensación, conservando las mismas condiciones de temperatura y presión atmosférica. Esta es la forma más habitual de expresar la humedad ambiental. Se expresa en tanto por ciento (%).

Donde: Es la presión parcial de vapor de agua en la mezcla de aire; Es la presión de saturación de vapor de agua a la temperatura en la mezcla de aire; y Es la humedad relativa de la mezcla de aire que se está considerando.

Humedad Porcentual También llamada saturación porcentual, es la relación entre la humedad absoluta real existente en la masa gaseosa y la que existiría si esta estuviera saturada a la misma temperatura del aire, generalmente se expresa sobre una base porcentual para todas las humedades distintas de 0% y 100%, se puede calcular de la siguiente manera:

Temperatura Rocío Es la temperatura a la que es preciso enfriar una mezcla de gas y vapor para que se alcance el punto de saturación. Si se sigue enfriando al vapor condensa, manteniéndose siempre la humedad de saturación.

Volumen Húmedo Es el volumen ocupado por un kg de aire seco más el vapor que le acompaña, en las condiciones de presión y temperatura del gas.

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Facultad de Ingeniería Química Metalurgia y Ambiental Las capacidades caloríficas del aire y del vapor de agua se pueden suponer constantes en el intervalo normal de temperaturas e iguales a 0.24 y 0.46 Kcal/Kg respectivamente, entonces la ecuación quedaría:

Calor Húmedo Denominado también calor especifico del gas húmedo, es la cantidad de calor (Kilocalorías) requerido para elevar la temperatura de 1 Kilogramo de aire seco mas el vapor de agua presente en 1 . Siendo la ecuación para el cálculo:

Las capacidades caloríficas del aire y del vapor de agua se pueden suponer constantes en el intervalo normal de temperaturas e iguales a 0.24 y 0.46 Kcal/Kg respectivamente, entonces la ecuación quedaría:

Entalpía Total de la Mezcla aire – agua Es la suma del calor sensible de 1 kilogramo de gas y el calor latente de vaporización del vapor que le acompaña, para el cálculo de la entalpia es necesario elegir estados de referencia, uno para el gas y otro para el vapor. Sea el término

la temperatura de referencia para los dos componentes, se obtiene:

Siendo: El calor latente del liquido a la temperatura de referencia y T la temperatura del gas. Para la mezcla aire – vapor de agua, y tomando como referencia al agua líquida a 0 ; se tiene:

Operación Adiabática Enfriamiento de un Líquido Son aquellas operaciones en las cuales se lleva a cabo en algún tipo de torre empacada, a menudo con flujo en contracorriente del gas y del líquido, así tenemos a:  Enfriamiento de un líquido: Sin duda esta es la operación más importante, un caso de mayor aplicación es el enfriamiento del agua con aire en el cual el agua entibiada se enfría por contacto directo con el aire atmosférico para ser utilizado nuevamente. El calor latente del agua es tan grande que una cantidad pequeña de evaporación produce grandes efectos de enfriamiento.  Deshumidificación de un gas: Si una mezcla templada de vapor – gas se enfría con un liquido frio de tal forma que la humedad del gas sea mayor que en la interfase gas – liquido, el vapor se difundirá hacia el liquido y se deshumidificará el gas, además el calor sensible puede transferirse como resultado de las diferencias de temperaturas dentro del sistema.  Enfriamiento de un gas caliente: Sucede en el contacto directo con el liquido frio proporcionando un intercambio de calor muy efectivo sin importar la presencia de una pequeña cantidad de vapor del liquido.  Humificación de un gas: Esta operación es utilizada mayormente para controlar el contenido de humedad del aire para el secado. Laboratorio de Operaciones Unitarias

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Facultad de Ingeniería Química Metalurgia y Ambiental Potencial Entálpico Es un método muy utilizado para el diseño y evaluación de equipos de aire acondicionado de tiro forzado, inicialmente fue propuesto por Merckel y discutido en varios artículos científicos por Mc Adams, Simpson, Sherwood y otros. Este método del potencial entalpico es la aproximación más conveniente para la determinación del tamaño de equipos para sistemas de contacto agua – aire, mediante el método del potencial entalpico se pueden determinar las condiciones de operación y los resultados de una sola corriente experimental, puede ser usado también para calcular la recta de operación y el coeficiente global de transferencia.

Balance Simultáneo de Materia y Energía Balance de materia

Balance de Humedad

Balance de Energia o Entalpia:

Humedad:

Entalpia:

Temperatura:

Las condiciones de aire húmedo resultante se pueden encontrar sobre el diagrama psicométrico, en la recta de unión de los dos puntos representativos de las masas mezcladas. En la figura, el punto A representa la condición de una masa gaseosa y el punto B la de la otra gaseosa en contacto. Estos dos puntos se unen por medio de una línea recta. El punto C sobre la línea representa la condición final de la mezcla. La posición del punto C, depende del porcentaje de cada masa gaseosa presente en la mezcla. Laboratorio de Operaciones Unitarias

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Facultad de Ingeniería Química Metalurgia y Ambiental Mientras mayor sea A, más cerca estará C a B y más cercano estará de B si ocurriese lo contrario.

Figura 4.1 Representación de una mezcla de masas gaseosas. Con el objeto de mantener una temperatura estable en el habitad es necesario que el equipo de enfriamiento este por debajo de este valor. Si el aire esta a una temperatura superior, se requerirá más energía. Si el equipo de enfriamiento funcionara solamente con aire exterior, la potencia de refrigeración seria considerable para enfriarlo hasta la temperatura de acondicionamiento. La mezcla de masas gaseosas podría ser interesante de este punto de vista económico, ya que es posible mezclar el aire exterior con el aire de retorno. El aire resultante de esta mezcla tendrá una temperatura más baja que el aire exterior, economizando energía en la máquina de enfriamiento.

Los Números de Transferencia A partir de:

En donde la parte media de la ecuación es el número de veces de la fuerza motriz promedio se divide entre el cambio de la entalpia. Esta es una medida de la dificultad de la trasferencia de entalpia, llamada número de unidades de transferencia de entalpia del gas . En consecuencia:

En donde la altura de una unidad de trasferencia de entalpia del gas = Con frecuencia se prefiere

en lugar de

.

, como una medida del comportamiento del

empaque, puesto que depende menos de los flujos y tiene la sencilla dimensión de longitud. Puede utilizarse una fuerza de motriz global que representa la diferencia en entalpia para las fases totales, pero expresada en función de . Esto requiere de su coeficiente global correspondiente y lleva a números y alturas globales de las unidades de transferencia:

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Facultad de Ingeniería Química Metalurgia y Ambiental El Volumen del Empaque de Enfriamiento Este se define con la siguiente ecuación:

Línea de Operación La línea de operación es aquella que conecta la entalpia del aire y la temperatura del agua, y pasa a través de los puntos que representan las condiciones finales de los dos fluidos, se define a partir de la siguiente ecuación:

Donde: L: Flujo másico del agua. : Flujo másico del aire seco. : Entalpia del aire, a la salida. : Entalpia del aire, a la entrada. : Temperatura del agua, a la entrada. : Temperatura del agua, a la salida. : Capacidad calorífica del agua. : Coeficiente global de trasferencia de masa. : Área interfacial de contacto / volumen_torré.

Sección Experimental Equipo y Materiales Empleados Columna de humidificación de lecho empacado con anillos rasching. Termocuplas tipo J (11). Un rotámetro para líquido (Agua) Un rotámetro para gas (aire) Multitester Bomba Sensores de flujo electrónico Tubos y accesorios Circuito Electrónico

Características de una columna de humidificación La columna consta de siguiente: TABLA Nº 01 – CARACTERÍSTICAS DE LA COLUMNA DE HUMIDIFICACION BOMBA COLUMNA Marca: Galeaazi Relleno: anillos rasching Potencia: ½ hp Cantidad de relleno: 2773 anillos Capacidad: 4 pisos Medida del anillo: largo 1.3cm, diámetro 0.8 Un tablero de control que consta de una caja de 30x25x40 cm, dispone un indicador digital para visualizar, temperaturas. Un recipiente para el calentamiento de agua de capacidad de 28 lt.

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Facultad de Ingeniería Química Metalurgia y Ambiental Metodología Experimental  Encender la resistencia del recipiente para el calentamiento del agua con una altura considerable para evitar el derramamiento, estableciendo una temperatura de trabajo.  Comprimir aire en la compresora hasta una presión de 100 psi, ya que a esa presión se tiene un volumen considerable de aire comprimido.  Una vez cargada la compresora se conectara en la torre de humidificación para su posterior uso.  Se enciende la bomba para hacer circular el agua en la torre, este volumen será graduado en el rotámetro y debe de ser constante para cada nivel de corrida, de igual manera se graduara el rotámetro para el aire.  Una vez circulada el agua debe de hacerse de igual manera con el aire para que pueda ocurrir el enfriamiento, tomándose los datos tanto de bulbo seco y húmedo en la entrada y en la salida del aire, la temperatura del agua de entrada y de salida.

Tabulación de Datos Experimentales Recolectados La temperatura del ambiente es de 23ºC y la presión del aire seco que ingresa es de 1 bar.

Temperaturas del Aire y Agua Usados TABLA Nº 02 – DATOS DE LA TEMPERATURA DEL AIRE Y AGUA USADOS

Flujos Volumétricos Usados Flujo de Flujo agua deaire (GPH) (SCFH) 4

Agua

12

Aire de Salida

T. de Entrada (ºC) 49 49 49

T. de Salida (ºC) 33 33 32

T. Bulbo Seco (ºC) 21 21 21

T. Bulbo Húmedo (ºC) 19 18 19

T. Bulbo Seco (ºC) 24 25 25

T. Bulbo Húmedo (ºC) 22 22 22

2

52 51 52

34 34 34

22 21 22

18 18 19

25 25 25

21 22 22

3

50 50 49

35 36 36

21 21 22

18 19 18

25 25 25

21 22 21

1.5

8

Aire de Entrada

Temperaturas en Sensores TABLA Nº 03 DATOS DE TEMPERATURAS EN LOS SENSORES.

Flujo de agua

Flujo deaire

(GPH) (SCFH) 4

1.5

8

2

Temp Temp Temp Temp Temp. Temp Temp Temp Temp Temp Temp Sensor Sensor Sensor Sensor Sensor Sensor Sensor Sensor Sensor Sensor Sensor 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 (ºC) 34 34 35 36 36

(ºC) 41 41 41 43 44

(ºC) 42 42 41 44 44

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(ºC) 43 43 43 45 46

(ºC) 44 44 43 46 46

(ºC) 44 44 45 47 47

(ºC) 46 46 46 48 47

(ºC) 47 46 46 49 48

(ºC) 46 46 46 49 49

(ºC) 47 48 47 49 50

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(ºC) 48 48 48 50 51

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12

3

36 36 36 36

43 44 45 45

45 46 46 46

45 46 45 47

47 47 46 47

47 48 46 48

47 48 48 48

49 49 48 49

49 49 49 50

50 50 49 50

Datos de la Torre de Humidificación Datos con respecto a la torre empacada

Datos con respecto a los rellenos:

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50 50 50 50

Facultad de Ingeniería Química Metalurgia y Ambiental Resultados Datos Promedios en Sistema Internacional TABLA Nº 04 – DATOS PROMEDIOS EN S.I.

Dato

Flujos Volumétricos Usados Flujo de Flujo agua deaire (m3/h) (m3/h)

(Nº) 1 2 3

0.0151 0.0303 0.0454

0.0425 0.0566 0.0850

Agua

Aire de Entrada

Aire de Salida

T. de Entrada (ºC)

T. de Salida (ºC)

T. Bulbo Seco (ºC)

T. Bulbo Húmedo (ºC)

T. Bulbo Seco (ºC)

T. Bulbo Húmedo (ºC)

49.00 51.67 49.67

32.67 34.00 35.67

21.00 21.67 21.33

18.67 18.33 18.33

24.67 25.00 25.00

22.00 21.67 21.33

Propiedades Psicrométricas Aire Entra TABLA Nº 05 – DATOS DEL AIRE QUE ENTRA.

Temp Bulbo Seco (ºC)

Temp Bulbo Húmedo (ºC)

Presión de vapor a Tbs (mm Hg)

Presión de vapor a Tbh (mm Hg)

Presión parcial a Tbh (mm Hg)

Humedad Absoluta

Humedad Relativa

(Kg H2O/ Kg AS)

21.00

18.67

18.6500

16.1445

14.9778

21.67

18.33

19.4340

15.8045

21.33

18.33

19.0328

15.8045

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Volumen Húmedo

Calor Húmedo

Entalpia de la mezcla

Temperatura de Rocío

(%)

Porcentaje de Humedad (%)

(m3/kg A.S.)

(Kcal/KgºC)

(Kcal/Kg A.S)

(ºC)

0.0127

80.3100

79.9087

0.8605

0.2458

12.7321

14.1378

0.0120

72.7479

72.2243

0.8614

0.2455

12.4560

14.3045

0.0121

75.1571

74.6741

0.8606

0.2456

12.4614

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Facultad de Ingeniería Química Metalurgia y Ambiental Aire Sale TABLA Nº 06 – DATOS DEL AIRE QUE SALE.

Temp Bulbo Seco (ºC)

Temp Bulbo Húmedo (ºC)

Presión de vapor a Tbs (mm Hg)

Presión de vapor a Tbh (mm Hg)

Presión parcial a Tbh (mm Hg)

Humedad Absoluta

Humedad Relativa

Volumen Húmedo

Calor Húmedo

Entalpia de la mezcla

Temperatura de Rocío

(%)

Porcentaje de Humedad (%)

(Kg H2O/ Kg AS)

(m3/kg A.S.)

(Kcal/KgºC)

(Kcal/Kg A.S)

(ºC)

24.67

22.00

23.2950

19.8300

18.4967

0.0157

79.4018

78.8810

0.8754

0.2472

15.4914

25.00

21.67

23.7600

19.4340

17.7673

0.0151

74.7782

74.1662

0.8755

0.2469

15.1872

25.00

21.33

23.7600

19.0328

17.1994

0.0146

72.3882

71.7401

0.8748

0.2467

14.8866

Propiedades de Saturación Adiabática TABLA Nº 07 – PROPIEDADES DE SATURACIÓN ADIABATICA.

Dato (Nº)

Flujo de aire (m3/h)

Rango de Enfriamiento (ºC)

Temp de Saturación ideal (ºC)

Entalpia de SaturaciónAdiabática (Kcal/Kg A.S.)

Índice de Bulbo Húmedo (%)

Temp de calentamiento (ºC)

Temp de Saturación (ºC)

1

0.0425

16.33

35.00

15.2876

53.8462

27.3556

20.30

2

0.0566

17.67

36.00

14.9873

53.0000

28.1113

20.82

3

0.0850

14.00

32.33

14.6908

44.6809

26.8871

21.08

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Facultad de Ingeniería Química Metalurgia y Ambiental Balance de Materia TABLA Nº 08 – DATOS DE MASA BALANCE DE MATERIA.

Dato

Flujo másico de agua

Flujo másico del aire

Cant. de agua evap.

Porcentaje de agua evap.

(Nº)

(Kg de H2O/h)

(Kg de A.S/h)

(Kg H2O/h)

(%)

1

14.9683

88.4402

0.2700

1.8040

2

29.8998

193.1059

0.6068

2.0295

3

44.8914

258.6718

0.6480

1.4435

Balance de Energía TABLA Nº 09 – DATOS DE BALANCE DE ENERGÍA.

Dato

Calor Disipado

(Nº)

(Kcal/h)

1

238.5689

2

514.7836

3

613.7106

Eficiencia térmica y Línea de Operación TABLA Nº 10 – DATOS DE EFICIENCIA TÉRMICA Y LÍNEA DE OPERACIÓN.

Dato

(L.CL/G) Real

(L.CL/G) Mínimo

Eficiencia Térmica

(Nº) 1 2 3

(ºN) 0.1689 0.1546 0.1732

(ºN) 0.1565 0.1433 0.1592

(%) 92.6130 92.6832 91.9235

Coeficientes Locales y Globales de Transferencia de Masa para Humidificación Coeficientes Locales TABLA Nº 11 – DATOS DE COEFICIENTES LOCALES

Dato

hL

hg

kG

(hL/kG)

(hG/kG)

(Nº) 1 2 3

(Kcal/h.m2.ºC)

(Kcal/h.m2.ºC)

(Kg A.S/h.m2.ºC)

(Kcal/kg A.S.ºC)

(Kcal/kg A.S.ºC)

980.1639 1792.6829 3446.0899

198.1785 432.1288 579.0066

806.1590 1760.2180 2357.8703

1.2158 1.0184 1.4615

0.2458 0.2455 0.2456

Coeficientes Globales de Transferencia de Masa TABLA Nº12 – DATOS DE COEFICIENTES GLOBALES DE TRANSFERENCIA DE MASA

Dato

∫Cp*dt/(iL-iG)

∫diG/(iL-iG)

KG a

(Nº)

(adimensional)

(adimensional)

(kg/h.m3)

1

0.6904

0.1168

68.2571

2

0.5752

0.0891

113.6100

3

0.4378

0.0760

129.8263

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Facultad de Ingeniería Química Metalurgia y Ambiental Análisis y Discusión de Resultados  Los datos que se plasman en los gráficos, muestran una ligera desviación, esto debido a que algunos datos son tomados de tablas termodinámicas como también de diagrama o cartas psicométricas; es por ello que ciertos resultados experimentales tienden a tener una ligera desviación.  Además se debe tener en cuenta que el aire que entra por medio de la compresora se aproxima el valor de la presión, es por ello que debe familiarizarse con la operación para evitar desviación o tomar malos datos.  En los cálculos se debe de tener en cuenta que la torre de enfriamiento tiene una doble función, la primera es de enfriar el agua y la segunda es humidificar el aire, esta humidificación se da por que el agua al enfriarse libera una cantidad de vapor de agua, la cual es arrastrada por el aire, humidificándose de esta manera el aire.

Conclusiones  Los resultados muestran que efectivamente ocurre una transferencia de masa y energía simultáneamente, donde la transferencia de masa se ve en el aumento de humedad absoluta, mientras que la transferencia de energía se ve en la temperatura que gana el aire luego de la operación e humidificación.  Se comprobó por balance de materia y energía los resultados cualitativo que se perciben, plasmando así la existencia de cuanta masa y energía (calor) se transfiere.

Recomendaciones  Manipular la compresora con total precaución, para así evitar algún tipo de lesión  Verificar que la electrobomba este cebada o purgada, para evitar malfuncionamiento o deterioro de la electrobomba.  Tratar de revisar si existen fugas en el sistema para poder evitar la pérdida de presión del aire en el sistema de enfriamiento.  Evitar tener contacto con el agua caliente para evitar lesiones

Nomenclatura

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Facultad de Ingeniería Química Metalurgia y Ambiental Referencias Bibliográficas 1. 2. 3. 4. 5.

TREYBAL, Robert; Operaciones de Trasferencia de Masa; Ed. Mc Graw Hills; México 1982. PERRY, Robert y CHILTON, Cecil; Manual del Ingeniero Quimico; Ed. Mc Graw Hills; 6º edición; México 1987. OCON, Joaquin y TOJO, Gabriel; Problemas de IngenieriaQuimica; Editorial Aguilar; Madrir 1972. FOUST, Alan y otros; Principios de las Operaciones Unitarias; 3º edición editorial CECSA, Mexico. C. J. GEANKOPLIS, Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias Editorial CONTINENTAL, Mexico 199.

Apéndice Ejemplo de Cálculos Altura y Área de Sección Transversal del Empaque Datos con respecto a la torre empacada

Datos con respecto a los rellenos:

En primer lugar se calculo el volumen total de la torre empacada, de la siguiente manera:

Para nuestra torre empacada el volumen será:

Para cada anillo rasching su volumen estará dado por:

Reemplazando estos valores:

Hallando un volumen efectivo para poder hallar el área de la sección transversal, restamos el volumen que ocupa la torre en total con el volumen que ocupan todos los anillos rasching.

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A partir de este volumen efectivo hallamos nuestra sección transversal mediante la ecuación siguiente:

Propiedades Psicrométricas

Propiedades de Saturación Adiabática

Balance de Energía

Deducción de Ecuaciones Propiedades Psicrométrica Ecuación para la humedad Absoluta

Ecuación para la humedad Porcentual

Ecuación para la Humedad Relativa

Ecuación para Volumen húmedo

Ecuación para Calor Húmedo

Ecuación para Entalpia de una mezcla:

Propiedades de Saturación Adiabática Ecuación para Rango de enfriamiento:

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La temperatura de Saturación ideal estaría dada por la expresión:

Entalpia de Saturación Adiabática:

Índice del Rendimiento de Bulbo Húmedo:

Temperatura de calentamiento:

Donde la expresión n es el líquido completamente saturado y se calcula de la siguiente la diferencias de entalpias del vapor y del líquido respectivamente:

Balance de Energía Calor disipado: El calor disipado se puede obtener por balance de energía la cual esta expresada de la siguiente manera:

Agua evaporada: Por el balance de materiales podemos obtener la cantidad de agua evaporada, ya que la cantidad de agua evaporada es atrapada en el aire humidificando así al aire:

Línea de Operación Eficiencia Térmica:

Laboratorio de Operaciones Unitarias

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Facultad de Ingeniería Química Metalurgia y Ambiental Hallamos la pendiente de operación la cual se puede calcular de la siguiente forma:

Coeficientes locales y globales Coeficiente individual de transferencia de calor para la fase liquida:

Coeficiente individual de transferencia de calor para la fase gaseosa:

Coeficiente individual de transferencia de masa para la fase gaseosa:

Laboratorio de Operaciones Unitarias

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Facultad de Ingeniería Química Metalurgia y Ambiental Tablas adicionales, gráficos y figuras varias iL vs tL GRAFICA Nº 01 – il vs tl

iG vs tL GRAFICA Nº 02 – iG vs tl

Laboratorio de Operaciones Unitarias

Página 20

Facultad de Ingeniería Química Metalurgia y Ambiental -(1/iL-iG) vs tL GRAFICA Nº 03

-(1/iL-iG) vs tL

GRAFICA Nº 04

-(1/iL-iG) vs iG

-(1/iL-iG) vs iG

Laboratorio de Operaciones Unitarias

Página 21

Facultad de Ingeniería Química Metalurgia y Ambiental Datos de Gráfica TABLA Nº 13 – DATOS DE LAS GRÁFICAS

Datos

T

iL

iG

1/(iL-iG)

Método Simpson 1/3

(ºN) 0

(ºC) 32.67

(Kcal/Kg) 29.589

(Kcal/Kg) 12.732

(Kg A.S/Kcal) 0.059323

1

34.30

30.497

13.008

0.057178

2

35.93

31.119

13.284

0.056071

Área

3

37.57

32.624

13.560

0.052454

0.116843902

4

39.20

34.034

13.836

0.049508

5

40.83

36.329

14.112

0.045010

6

42.47

40.177

14.388

0.038776

7

44.10

45.944

14.664

0.031969

8

45.73

51.410

14.940

0.027419

9

47.37

55.569

15.216

0.024781

10

49.00

61.185

15.491

0.021885

Área

dtL/(iL-iG)

0.691622062

Tamaño de paso

diG/(iL-iG)

1.633

Propiedades Termodinámica de Vapor Saturado TABLA Nº 14 – PROPIEDADES TERMODINÁMICAS DE VAPOR SATURADO.

Dato

Temperatura Entalpia del Liquido

Entalpia del Vapor

(ºN)

(ºC)

(Kcal/kg) 601.6 606.0 610.4 614.7 619.0 623.2 627.3 631.3 635.1 638.9 642.5 646.0 649.3 652.5 655.5 658.3 660.9 663.2 665.3 667

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Laboratorio de Operaciones Unitarias

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

(Kcal/kg) 10.04 20.03 30.00 39.98 49.95 59.94 69.93 79.95 89.98 100.04 110.12 120.3 130.4 140.6 150.9 161.3 171.7 182.2 192.8 203.5

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Facultad de Ingeniería Química Metalurgia y Ambiental 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

Laboratorio de Operaciones Unitarias

210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370

214.3 225.3 236.4 247.7 259.2 271.0 283.0 295.3 308. 0 321.0 334.6 349.0 364.2 380.7 398.9 420.9 452.3

668.3 669.3 669.7 669.6 669.0 667.8 665.9 663.5 660.2 656.1 650.8 644.2 636.0 625.6 611.9 592.8 559.3

Página 23