Examen Torre de Enfriamiento (Operaciones Unitarias)

7/25/2019 Examen Torre de Enfriamiento (Operaciones Unitarias)

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Una planta petroqumica cuenta con una torre de enfriamiento de tiro inducido de 7.22m de altura, para enfriar agua de 45C hasta 29C, utilizando aire a una temperatura de

bulbo seco de 30C y 24Cde bulbo hmedo. Se sabe que la seccin de paso es de 5.5

m

2

, y solo existe resistencia a la transferencia de masa y calor en la fase gas. Adems,de acuerdo con el tipo de empaque con que cuenta la torre se tiene un coeficiente

volumtrico promedio cuyo valor es, KYa = 3240 kg/ h m3Y*. Determine para un

flujo de aire de 1.5 veces el mnimoy una atmsfera , lo siguiente:

a) El flujo de agua que es posible enfriar.b) Estime la capacidad del ventiladorc) S el acercamiento se redujera a 3C cual sera la temperatura de salida del

agua.

Solucion del problema 1 tipo B

2

1

tG2 tL2 45:= C Datos

Y2 PT 760:= mmHg

cPL 1:= Z 7.22:= m

Gas 1.5 Gasmin:= GasminS 5.5:= m

2

Kya 3240:=Kg

hm3Y

tG1 30:= CtL1 29:= C

tw1 24:= CDe Tablas w:

Constantes de Antoine: (mmHg, C, log) Para: tw1 24= C w1 584.34753:=

Kcal

kgA 7.96687:= B 1668.21:= C 228:=

pw1 10

AB

C tw1+

:= pw1 22.23254= mmH

Yw118

28.82

pw1

PT pw1:= Yw1 0.01882=

kgva

kgas

Y1 tG1 tw11

0.227Yw1 Y1( ) w1= solve Y1, 0.01649042858358470226:= Y1 0.01649=

H1 0.24 .45 Y1+( ) tG1 597.2 Y1+:= H1 17.2707= Kcalkg

Q Gas H2 H1( ) Gasmin H2max H1( )=:= Gas

H2max 50:=Kcal

kgDe la carta psicromtrica Y vs tG para PT 760= mmHg


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H2 Gas H2 H1( ) Gasmin H2max H1( )= solve H2, 39.090234911998392557:=

H2 39.09023=Kcal

kgResolviendo el sistema mediante la media logaritmica para obtener NUTG, se tiene

z AUTG NUTG:= AUTG o z AUTG NUTG_ML:= AUTG

donde AUTG

Gas

S KYa:=

GasNUTG

H1

H2

H1

Hs H

d:=Hs

De la grfica Haire vs tL Aplicando la media logaritmica para integrar NUTG_MLHs1 23:= Kcal

kgHs2 51:= NUTG_ML

H2 H1

Hs2 H2( ) Hs1 H1( )

ln

Hs2

H2

( )Hs1 H1( )

:=

NUTG_ML 2.58343=

tL1,C= 29 H1, kcal/kg= 17.2709

tL2,C= 45 H2, kcal/kg= 39.09023

increm, htL= 2.667

increm, hH= 3.637

Tabla 1. Tabla de valores de la Integracin por Simpson 1/3i tL, C H H* 1/(H*-H) factor par o im p y

1 29.0000 17.2709 23 0.1745 0.1745

2 31.6667 20.9075 26 0.1964 4 0.7855

3 34.3333 24.5440 30 0.1833 2 0.3666

4 37.0000 28.1806 34 0.1718 4 0.6874

5 39.6667 31.8171 38.5 0.1496 2 0.2993

6 42.3333 35.4537 44.2 0.1143 4 0.4573

7 45.0000 39.0902 51 0.0840 0.0840

sum y= 2.8545

I=NUTG 3.46018535 se integr respecto a la entalpa

I=NUD 2.53733573 se integr respecto a la temperatura

DAR EL VALOR DE LA INTEGRACION:

NUTG 3.4601:=

Gas ZGas

S KyaNUTG= solve Gas, 37184.012022773908269:= Gas 37184.01202=

kg

h


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L Gas H2 H1( ) L2 cPL tL2 tL1( )= solve L2, 50708.604524736352068:=

L 50708.60452=kg

hClculo de la capacidad del ventilador:

L

L

S:= L 9219.74628= kg

hm2De la grfica tG2 tG2 39.8:= C

Y2 H2 0.24 .45 Y2+( ) tG2 597.2 Y2+= solve Y2, 0.048021061130526885528:=

VH21

28.82

Y2

18+

0.08205

tG2 273.15+

PT

760

:=VH2 0.95947=

m3

kg

Gv2Gas

VH2

:=

Gv2 38754.89153=m

3

hTA Gas Y2 Y1( ):= TA 1172.43542=

Kg

h

%agua_vapTA 100

L:= %agua_vap 2.3121= %

Si el acercamiento se redujera a 3C cual sera la te mperatura de salida del agua

tL1 3 tL1 tw1= solve tL1, 27:= C


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