Problemas Humidificación y Enfriamiento de Agua1

TAREAS HUMIDIFICACIÓN Y ENFRIAMIENTO DE AGUA EQUIPO 2 1. Una torre enfriadora de corriente inducida, instalada recientemente, está garantizada por el fabricante con respecto a que enfriara 2000 U.S. gal/min (0.126 m3/s) de agua a 43ºC hasta 30ºC, cuando el aire con el que se cuenta tenga una temperatura de bulbo húmedo de 24ºC. Una prueba en la torre, operada a la capacidad total del ventilador, proporcionó los siguientes datos: Agua entrante: 0.126 m3/s, 46ºC. Agua saliente: 25.6ºC Aire entrante: 24ºC, temperatura de bulbo seco; 15.6 ºC, temperatura de bulbo húmedo. Aire saliente: 37.6ºC, básicamente saturado a) ¿Cuál es la capacidad del ventilador, m3/s? b) ¿Esperaría usted que la torre cumpliese son las condiciones de la garantía? Obsérvese que para lograrlo, NtOG en la prueba debe ser al menos igual al valor de la garantía, si HtOG no cambia. 2. Una masa de hidrógeno con Cl4C tiene una temperatura de rocío tr=15ºC, a 30ºC y 760 mmHg. Calcúlese: a) La humedad absoluta b) El volumen específico c) El calor específico d) La temperatura hasta la que ha de enfriarse, a la vez que se comprime hasta 2 atm, para separar el 60% del Cl4C. Las tensiones de vapor del Cl4C en función de la temperatura son: t, ºC..........

0

5

10

15

20

30

40

p, mmHg..

14

18

25

33

91

143

216

Para los calores específicos del vapor de Cl4C y del H2 pueden tomarse los valores: 0.13 y 0.35 Kcal/Kg ºC. 3. Disponemos de aire a 18ºC 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 70ºC ( pre-calefacción) y sale del secadero 2ºC, por encima de las condiciones de saturación. Calcúlese el volumen de aire empleado (medido en las condiciones de 18ºC y 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.

Sol: 5080 m3; 77, 100 Kcal EQUIPO 1 1. Una torre de enfriamiento a contracorriente con relleno celular de 30 pulgadas, fue diseñada para una temperatura de aproximación de 10'F y un intervalo de enfriamiento de 17'F cuando la temperatura del bulbo húmedo es de 75'F. La sección transversal de la torre es de 36 x 36 ft, y las velocidades de los flujos de aire y agua son 523 000 cfm (a 90'F) y 6 000 gpm. a) ¿Cuál es la entalpía del aire a la entrada y la variación de entalpía a través de la torre? b) Calcule NY y H,, para estas condiciones. c) ¿Cuánto relleno más sería necesario si la temperatura del bulbo húmedo fuera de 78'F y la temperatura de aproximación deseada fuera de 7'F? 2. ¿Calcúlese la temperatura húmeda y la temperatura de saturación adiabática de una mezcla benceno-aire a 30ºC que tiene una humedad absoluta de 0.200 Kg de Benceno/ Kg aire Sol: Tw=17°C y Ts= ¿? 3. En un secadero entran 100 m3/h de aire a 80ºC con tr=12ºC y salen del mismo a 40ºC y tw=37ºC. Determínese la cantidad de agua evaporada y el volumen de aire a la salida.

EQUIPO 3 1.

Para la torre de enfriamiento descrita en el ejemplo 1 (Equipo2), predecir el efecto de incrementar la velocidad del aire en 20% con la misma velocidad del líquido y una temperatura del bulbo húmedo de 75'F.

2. Determínese gráficamente las siguientes propiedades del aire húmedo a 35ºC y 760 mmHg: a). Humedad absoluta en las condiciones de saturación b). Volumen específico en las condiciones de saturación c). Temperatura húmeda y humedad relativa si la temperatura de rocío es 15ºC. d). Humedad relativa y temperatura de rocío si la temperatura húmeda es 30ºC. e). Temperatura húmeda y temperatura de rocío si la humedad relativa es del 80%. 3. A un secadero que funciona en condiciones adiabáticas se le suministra aire a 60ºC que tiene una temperatura de rocío de 10ºC. 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.

Sol: a) 26.5 °C……. Equipo 4

1. Un flujo de agua es enfriado en una torre empacada a partir de 330 a 295ºK por medio de aire a contracorriente. El liquido fluye a una velocidad de flujo de 275 cm3/m2·s y el aire a 0.7 m3/ m2·s. eL aire de entrada tiene una temperatura de 295ºK y una humedad relativa de 20%. Calcular la altura requerida de la torre y las condiciones del aire a la salida por el tope de la torre. La resistencia global de transferencia de masa y calor esta dada entre la fase gas y el producto del coeficiente de transferencia de masa y la superficie de transferencia por unidad de volumen de columna (hDa), puede ser tomado como 0.2 s-1. Asumir: Calor latente del agua a 273ºK=2495 kJ/kg Calor especifico del aire = 1.003 kJ/kg ºK Calor especifico del vapor de agua = 2.006 kJ/kg ºK a). Solución: 2.0 metros 2. A un secadero que funciona en condiciones adiabáticas se le suministra aire a 60ºC que tiene una temperatura de rocío de 10ºC. 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. Sol: a) 26.5 °C…