HUMIDIFICACION 2009 - II

Integrantes:

Moreno Correa, Jorge

Salcedo Villasante, John

HUMIDIFICACION

MANEJO DE LA CARTA PSICOMETRICA ( Ocon/Tojo - TOMO I )

Problema 1: Una masa de aire a 40 ⁰C tiene una temperatura húmeda tw = 25 ⁰C. Empleando el diagrama psicométrico calcúlese:

a) Humedad absoluta

La t = 40 ⁰C y la tw = 25 ⁰C Definen el sistema (un punto en el diagrama)

Para tal condición se lee la Humedad absoluta

Y = 0.0135 kg agua/kg aire seco

MANEJO DE LA CARTA PSICOMETRICA


a) Humedad absoluta b) Humedad relativa

Determinamos la curva de HR que coincide con el punto de nuestras condiciones.

Se interpola entre las curvas de HR constante 30% y 40 %

ф = 31%



a) Humedad absoluta b) Humedad relativac) Temperatura de Roció

A humedad absoluta constante de Y = 0.0135

Se disminuye la temperatura hasta la curva de saturación

tr = 19.3 ⁰C



a) Humedad absoluta b) Humedad relativac) Temperatura de rociód) Humedad de saturación por Enfriamiento Adiabático

Se da al mantener una temperatura húmeda constante tw = 25 ⁰C

Yw = 0.021 kg agua/kg aire seco



a) Humedad absoluta e) Humedad de saturación a la b) Humedad relativa Temperatura que se encuentrac) Temperatura de rociód) Humedad de saturación por Enfriamiento Adiabático

Saturación a temperatura constante t = 40 ⁰C

Y’s = 0.0488 kg agua/kg aire seco


Entrando por la abscisa de humedad absoluta: 0.0135

Se lee su valor en el eje de las ordenadas:

C = 0.248 kcal/kg ⁰C


a) Humedad absoluta e) Humedad de saturación a la b) Humedad relativa Temperatura que se encuentrac) Temperatura de roció f) El Calor Especifico d) Humedad de saturación por Enfriamiento Adiabático


Entrando por el eje de las abscisas para un t = 40 ⁰C obtenemos el volumen especifico.

Para el aire seco: 0.88 m3/kgPara el aire saturado: 0.96 m3/kg

Interpolando para HR de 31% : V = 0.90 m3/kg


a) Humedad absoluta e) Humedad de saturación a la b) Humedad relativa Temperatura que se encuentrac) Temperatura de roció f) El Calor Especifico d) Humedad de saturación g) Volumen Especifico por Enfriamiento Adiabático

HUMIDIFICADOR ADIABATICO ( Ocon/Tojo - TOMO I )Problema 2: Necesitamos 6000 m3/h de aire a 55 ⁰C con HR. del 30% y tenemos aire a 19 ⁰C con tw =15 ⁰C. Para su preparación sometemos a un proceso que consta de: PRECALEFACCION, HUMIDIFICACION ADIABATICA y RECALEFACCION, saliendo del humidificador 2 ⁰C por encima de la Temperatura de Saturación Adiabática (DATO: kY .a = 1400 kg/ m3xh). Calcúlese:

a) Temperatura de salida del humidificador

Aire de entrada: Y1 = 0.0092 kg agua/kg aire seco

Aire de salida: Y2 = 0.0304 kg agua/kg aire seco

HumidificadorSi el aire saliera saturado: tsalida = tr = 32 ⁰C

Salida del humidificador: t = 32 + 2 = 34 ⁰C

HUMIDIFICADOR ADIABATICOProblema 2: Necesitamos 6000 m3/h de aire a 55 ⁰C con HR. del 30% y tenemos aire a 19 ⁰C con tw =15 ⁰C. Para su preparación sometemos a un proceso que consta de: PRECALEFACCION, HUMIDIFICACION ADIABATICA y RECALEFACCION, saliendo del humidificador 2 ⁰C por encima de la Temperatura de Saturación Adiabática (DATO: kY .a = 1400 kg/ m3xh). Calcúlese:

a) Temperatura de salida del humidificador b) Temperatura de Precalefacción

Aire de entrada: Y1 = 0.0092 kg agua/kg aire seco

Aire de salida: Y2 = 0.0304 kg agua/kg aire seco

Salida del humidificador: t = 34 ⁰C Humidificador: tw = 32.5 ⁰C

Precalentador:Entrada: t = 19 ⁰C Salida: tp = 84 ⁰C


a) Temperatura de salida del humidificador b) Temperatura de Precalefaccion c) Calor de precalefaccion Volumen de salida del Recalentador:

V = ntotal x R x t Ptotal

= V maire x maire

Volumen especifico del aire:V = (1/Maire + Y2/Magua) x R x t / Ptotal

V = (1/29 + 0.0304/18) x 0.082 x 328 / 1 V = 0.973 m3/kg aire seco

Masa de aire seco:WG = (Flujo de salida)/ V = 6000/0.973 = 6166 kg aire seco / h

Calor de precalefaccion:Q PC = WG x Caire x ∆t + Wagua x Cagua x ∆tQ PC = WG ( Caire + Y1 x Cagua) ∆tQ PC = 6166 (0.24 + 0.0092 x 0.46) (84 - 19) Q PC = 97886 kcal


a) Temperatura de salida del humidificador d) Calor de recalefacción b) Temperatura de Precalefacción c) Calor de precalefacción

Masa de aire seco:WG = 6166 kg aire seco / h

Calor de Recalefacción:

Q RC = WG x Caire x ∆t + Wagua x Cagua x ∆tQ RC = WG ( Caire + Y2 x Cagua) ∆tQ RC = 6166 (0.24 + 0.0304 x 0.46) (55-34) Q RC = 32887 kcal

HUMIDIFICADOR ADIABATICOProblema 2: Necesitamos 6000 m3/h de aire a 55 ⁰C con HR. del 30% y tenemos aire a 19 ⁰C con tw =15 ⁰C. Para su preparación sometemos a un proceso que consta de: PRECALEFACCION, HUMIDIFICACION ADIABATICA y RECALEFACCION, saliendo del humidificador 2 ⁰C por encima de la Temperatura de Saturación Adiabática (DATO: kYxa = 1400 kg/ m3xh). Calcúlese:

a) Temperatura de salida del humidificador d) Calor de recalefaccion b) Temperatura de Precalefaccion e) Volumen del humidificador c) Calor de precalefaccion

Humidificador: humedad de saturación Yw = 0.0313 kg agua/kg aire seco

Numero de unidades de transmisión:

NY = Ln [(Yw-Y1)/(Yw-Y2)]NY = Ln [(0.0313 – 0.0092)/(0.0313 – 0.0304)]NY = 3.2

Volumen de la Torre:

VTorre = NY x WG/(kyxa)

VTorre = 3.2 x 6166/1400VTorre = 14.1 m3

DESHUMIDIFICACION DEL AIRE ( Ocon/Tojo - TOMO I )

Problema 3: En una torre de deshumidificación cuyo rendimiento es del 70% se enfrían y deshumidifican 4000 kg/h de aire que entra a 30 ⁰C con HR. del 70%, empleando 4 m3/h de agua que entra a 10 ⁰C. Calcúlese: a) Entalpia del aire a la salida Aire de entrada: H. abs. Y1 = 0.018 Calor C1 = 0.24 + 0.46 Y1 = 0.244 kcal/kg aire seco ⁰C Entalpia i1 = C1 (30 – to) + λo Y1 = 18.20 kcal/kg aire seco

Referencia: to = 0 ⁰C λo = 597.2 kcal/kg

Rendimieto 100% : Aire sale saturado en “C”

∆H aire = ∆H agua 4000 (18.2 - ic) = (tc - 10) (1)(4 x 1000) tc = (18.2 - ic) +10

ρAgua = 1000 kg/m3

Cagua = 1 kcal/kg ⁰C

tc Yc Cc ic tc

20 0.0148 0.2468 13.77 14.4 19 0.0138 0.2463 12.92 15.3 18 0.0130 0.2459 12.19 16.0 17 0.0122 0.2456 11.46 16.7 16 0.0112 0.2451 10.61 17.5Del tanteo: tc = 16.9 ⁰C ic = 11.3 kcal/kg

Aire de salida: Rendimieto 70%:

(i1 - i2)/(i1 - ic) = 0.7

i2 = 13.37 kcal/kg aire seco

1C

A 2B

DESHUMIDIFICACION DEL AIREProblema 3: En una torre de deshumidificación cuyo rendimiento es del 70% se enfrían y deshumidifican 4000 kg/h de aire que entra a 30 ⁰C con HR. del 70%, empleando 4 m3/h de agua que entra a 10 ⁰C. Calcúlese: a) Entalpia del aire a la salida b) Temperatura de salida del agua

Aire de entrada: Y1 = 0.018C1 = 0.244 kcal/kg aire seco ⁰C i1 = 18.20 kcal/kg aire seco

Aire de salida: i2 = 13.37 kcal/kg aire seco

Balance de energia: ∆H aire = ∆H agua 4000 (i1 – i2) = (tB - 10)(1)(4 x 1000) tB = 14.8 ⁰C

Referncia: to = 0 ⁰C λo = 597.2 kcal/kg

ρAgua = 1000 kg/m3


1C

A 2B

DESHUMIDIFICACION DEL AIREProblema 3: En una torre de deshumidificación cuyo rendimiento es del 70% se enfrían y deshumidifican 4000 kg/h de aire que entra a 30 ⁰C con HR. del 70%, empleando 4 m3/h de agua que entra a 10 ⁰C. Calcúlese: a) Entalpia del aire a la salida b) Temperatura de salida del agua c) Temperatura de salida del aire

1C

AB

Aire de salida: i2 = 13.37 kcal/kg aire seco

Referncia: to = 0 ⁰C λo = 597.2 kcal/kg

ρAgua = 1000 kg/m3


(Tabla A-3 OCON/TOJO)

tw2 = 19.5 ⁰C

2

tw2t2 = 22 ⁰C

Agua de salida:tB = 14.8 ⁰C

m agua

ENFRIAMIENTO DE AGUA POR EVAPORACION ( Ocon/Tojo - TOMO I )

Problema 4: Se han de enfriar 800 L/h de agua desde 40 ⁰C hasta 20 ⁰C, empleando 1000 kg/h de aire, entra por la base de la columna a 20 ⁰C con una entalpia de 8,25 kcal/kg. La sección de la torre tiene 1 m2 y el valor de KY.a = 400 kg/ m3xh. Determinese: a) Altura de la torre

Balance de Entalpia: G x d i = L x CL x d tL

Lprom x CL = ( iB - iA ) = (800)(1) = 0.8 G ( tLB - tLA ) (995)“Ecuacion de la linea de operación”

Aire de entrada:iA = 8.25 kcal/kg tw = 12.2 ⁰C (Tabla A-3 OCON/TOJO) YA = 0.0053 (C. Psicomet OCON/TOJO)

m agua = GA X YA /(1 + YA ) = 5 kg/hG = GA - m agua = 995 kg/h

0.0053

995 kg/h

* Ademas a tL media = 30 ⁰C

C L = 1 kcal/kg ⁰C

ENFRIAMIENTO DE AGUA POR EVAPORACIONProblema 4: Se han de enfriar 800 L/h de agua desde 40 ⁰C hasta 20 ⁰C, empleando 1000 kg/h de aire, entra por la base de la columna a 20 ⁰C con una entalpia de 8,25 kcal/kg. La sección de la torre tiene 1 m2 y el valor de KY .a = 400 kg/ m3xh. Determinese: a) Altura de la torre

t is t is

Tabla A-3 OCON/TOJO

Fondo de la torre: tLA = 20 ⁰C iA = 8.25 kcal/kgTope de la torre: tLB = 40 ⁰C iB =

A

B

24.25 Kcal/kg

L x CL = 0.8 G

Z = Hoi x Noi

ENFRIAMIENTO DE AGUA POR EVAPORACIONProblema 4: Se han de enfriar 800 L/h de agua desde 40 ⁰C hasta 20 ⁰C, empleando 1000 kg/h de aire, entra por la base de la columna a 20 ⁰C con una entalpia de 8,25 kcal/kg. La sección de la torre tiene 1 m2 y el valor de KY .a = 400 kg/ m3xh. Determinese: a) Altura de la torre

A

B

Numero de Unidades de transmision: i i* i* - i 1/(i* - i)

Altura de una Unidad G = G/ATransv = 995/1 = 995 Kg/h m2

de Transferencia: Hoi = G = (995) = 2.488 m Ky .a (400)

i

i*

10 15.75 5.75 0.174 12 17.80 5.80 0.17214 20.60 6.60 0.15416 23.40 7.40 0.13618 26.60 8.60 0.11620 30.30 10.30 0.097

22 34.80 12.80 0.07824 39.10 15.10 0.06624.25 39.60 15.35 0.065

8.25 13.65 5.40 0.185

iB

Noi = di = 2.073 i* - i iA

0.311

0.346

0.252 0.212

0.1760.144 0.016

0.326

0.290

Z = Hoi x Noi

Z = 5.16 m


Problema 5: Para enfriar empleando 300 m3/h de agua desde 43 ⁰C hasta 30 ⁰C una torre de tiro natural en contracorriente, por la parte inferior de la cual entra aire con una temperatura húmeda de 22 ⁰C y su velocidad másica a través de la torre es de 5000 kg/h x m2, siendo la relación entre las masas de aire y agua igual a la unidad. Para las condiciones de operación KY .a = 2500 kg/m3x h. Determínese la altura necesaria de torre:a) Si la resistencia a la transmisión del calor y materia se encuentran integramente en la fase gaseosa.

CL = 1 kcal/kg ⁰C

HV1 = 15.15 kcal/kg

HV2 = 28.30 kcal/kg

Linea de Operación:

L CL = (15.15 – HV2) = 1 kcal GS (30 – 43) kg x⁰C


Problema 5: Para enfriar empleando 300 m3/h de agua desde 43 ⁰C hasta 30 ⁰C una torre de tiro natural en contracorriente, por la parte inferior de la cual entra aire con una temperatura húmeda de 22 ⁰C y su velocidad másica a través de la torre es de 5000 kg/h x m2, siendo la relación entre las masas de aire y agua igual a la unidad. Para las condiciones de operación KY .a = 2500 kg/m3x h. Determínese la altura necesaria de torre:a) Si la resistencia a la transmisión del calor y materia se encuentran integramente en la fase gaseosa.

Linea de Fuerza Motriz: – hL .a = HV – Hi = – ∞ kY .a TL – Ti

15.15 17 19 21 23 25 27 28.30

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

Area = NOi = 1.05

* G = G/ATransv = m2

Hoi = m2 = 5000 Ky .a 2500

Hoi = 2 m

* Z = Hoi x Noi

Z = 2 x 1.05

Z = 2.10 m


Linea de Fuerza Motriz: – hL .a = HV – Hi = – 6 kY .a TL – Ti

* Z = Hi x Ni

Z = 2 x 1.39

Z = 2.78 m

Problema 5: Para enfriar empleando 300 m3/h de agua desde 43 ⁰C hasta 30 ⁰C una torre de tiro natural en contracorriente, por la parte inferior de la cual entra aire con una temperatura húmeda de 22 ⁰C y su velocidad másica a través de la torre es de 5000 kg/h x m2, siendo la relación entre las masas de aire y agua igual a la unidad. Para las condiciones de operación KY .a = 2500 kg/m3x h. Determínese la altura necesaria de torre:a) Si la resistencia a la transmisión del calor y materia se encuentran íntegramente en la fase gaseosa. b) Si la relación hL/kY determinada experimentalmente en una planta piloto con características

análogas, vale 6.

* G = G/ATransv = m2

Hi = m2 = 5000 ky .a 2500

Hi = 2 m

15.15 17 19 21 23 25 27 28.30

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

Area = Ni = 1.39


Problema 6: En una torre de enfriamiento de agua que funciona en contracorriente, la velocidad másica del agua a lo largo de la torre es de 5000 L/h x m2, y se enfría desde 45 ⁰C hasta 27 ⁰C. a)Determínese la cantidad mínima de aire a emplear si su tw = 20 ⁰C. Hacer un estudio cualitativo de la variación de la altura de la torre a emplear al ir aumentando la cantidad de aire suministrado.

HV1 = 13.48 kcal/kg

HV1

TL1 TL2

CL = 1 kcal/kg ⁰C


TL1

L CL

GS

HV1

L CL

GSmin


TL2


L CL = (50 – 13.48) = 2.03 GSmin (45 – 27)

HV2 = 50 kcal/kg

CL = 1 kcal/kg ⁰C

HV1 = 13.48 kcal/kg

GSmin = 2463 kg / h x m2

2

1


TL1

HV1


TL2


L CL = (50 – 13.48) = 2.03 GSmin (45 – 27)

HV2 = 50 kcal/kg

CL = 1 kcal/kg ⁰C

HV1 = 13.48 kcal/kg

GSmin = 2463 kg / h x m2

i

ii

Ni 14

Ni 13

1

4

3Ni 13 > Ni 14

Hi 13 > Hi 14

Z 13 > Z 14


TL1

HV1

TL2


L CL = (HV2 – 13.48) = 0.6 GS (45 – 27)

CL = 1 kcal/kg ⁰C

GS = 8333 kg / h x m2

i

ii

Ni 34

Ni 12

1

2

Ni 34 > Ni 12

Hi 34 = Hi 12

Z 34 > Z 12

GS = L /0.6HV1 = 13.48 kcal/kg

TW13

4

TW3HV3

Problema 6: En una torre de enfriamiento de agua que funciona en contracorriente, la velocidad másica del agua a lo largo de la torre es de 5000 L/h x m2, y se enfría desde 45 ⁰C hasta 27 ⁰C. a)Determínese la cantidad mínima de aire a emplear si su tw = 20 ⁰C. Hacer un estudio cualitativo de la variación de la altura de la torre a emplear al ir aumentando la cantidad de aire suministrado. b)Para el empleo de la relación (aire/agua) = 0.6 , determínese cualitativamente la variación de la altura de la torre con la temperatura húmeda del aire de entrada.

HV2 = 24.28 kcal/kg

Metodo de Mickley grafica : Hv = f (Tv)Balance de Energia:

Desarrollo de la Ecuación de Diseño:

Ecuacion de la Linea de Fuerza Motriz:

Ecuacion de la Linea de Operación:

Calor Sensible de la fase gaseosa:

Expresion aproximada de la Linea Tangente a la Curva Hv = f(Tv) :

Metodo de Mickley grafica : Hv = f (Tv)Para el punto 1:

Linea Tangente a la Curva Hv = f(Tv) : Hi1 - HV1 = dHV = HV - HV1

Ti1 - TV1 dTV TV - TV1

Linea de Fuerza Motriz: - hL .a = HV1 - Hi1

kY .a TL1 - Ti1

Donde (HV,TV) y (HV1,TV1) son puntos de la Curva Hv = f(Tv) que esta muy proximos.

Aproximacion de Mickley:

Tomar pequeñas particiones iguales de la linea de operación, de modo que se determinan varios puntos intermedios para los cuales se tiene el valor aproximado de TV .

TV2

34

56

87

910

1112

1314

Curva de las condiciones de la fase gaseosa

Linea de operacion

h x pie2

APLICACIÓN DE LA CURVA DE MICKLEY (ALAN FOUST)

Problema 7: Se va ha usar una torre empacada para deshumidificar aire como parte de un sistema de acondicionamiento de aire. El aire entra a la torre a 100 ⁰F , 90% de humedad y se pone en contacto con agua que entra a 60 ⁰F y sale a 90 ⁰F. El flujo es a cotracorriente con una velocidad de liquido de 1000 lb/h x pie2 y una velocidad de gas de 27000 pie3 /h x pie2 de seccion transversal de la columna. Se espera que la relacion de coeficientes ( hL.a/kY.a ) sea de 200.Determine las condiciones de salida del aire.

Aire de entrada: HV1 = 1738 Btu/lb-molTV1 = 100 ⁰F Y1 = 0.0629 lb-mol agua/lb-mol aire seco (humedad)1 = 90% V1 = 435 pie3 /lb-mol aire seco

Flujo de Aire Seco:GS = V1 / V1 = 27000/435 = 62.1 lb-mol/ h x pie2

Flujo de Agua:Lprom = L= 1000 lb/h x pie2

TLm = (TL1 + TL2)/2 = 75 ⁰F

CL = 18 Btu/lb-mol x ⁰F


L CL = 1000 x 18 = 16.1 GS (62.1 x 18)

(HV – 1738) = 16.1 Btu (TL – 90) lb-mol x⁰F

APLICACIÓN DE LA CURVA DE MICKLEYProblema 7: Se va ha usar una torre empacada para deshumidificar aire como parte de un sistema de acondicionamiento de aire. El aire entra ala torre a 100 ⁰F , 90% de humedad y se pone en contacto con agua que entra a 60 ⁰F y sale a 90 ⁰F. El flujo es a cotracorriente con una velocidad de liquido de 1000 lb/h x pie2 y una velocidad de gas de 27000 pie3 /h x pie2 de seccion transversal de la columna. Se espera que la relacion de coeficientes ( hL.a/kY.a ) sea de 200.Determine las condiciones de salida del aire.

HV1

TL1 TV1TL2

HV2 = 1290

TV2 = 86.5 ⁰F

Linea de Fuerza Motriz: – hL .a = HV – Hi = 200 Btu kY .a TL – Ti lb-mol x⁰F

Linea de Operación:(HV – 1738) = 16.1 Btu (TL – 90) lb-mol x⁰F

Curva de Equilibrio: HV2 = 1290 Btu /lb-mol TW = 87 ⁰F

Aire de Salida: (aprox. Aire Saturado) HV2 = 1290 Btu /lb-mol

TV2 = 86.5 ⁰F (YS = 0.0453 )

HV2 = Haire seco + (Haire sat - Haire seco )(Y2/YS )

Y2 = 0.0468 lb-mol agua/lb-mol aire seco

(humedad )2 = 103.3 %

Esta columna podria presentar niebla y es imposible encontrar una respuesta exacta.


Problema 8: En una torre de deshumidificación empacada con tablillas de madera opera con agua que entra a 82 ⁰F y sale a 100 ⁰F. El aire entra a una temperatura de bulbo seco de 125 ⁰F y 111 ⁰F de bulbo humedo. Sale con una temperatura de bulbo seco de 96 ⁰F y 95 ⁰F bulbo humedo. La velocidad de flujo de liquido es de 900 lb/h x pie2 y la torre tiene 8 pies de altura. a)Determine los valores de hL.a , hC.a y kY.a obtenidos en la columna.

HV1 = 2500 Btu/lb-mol


L CL = (2500 – 1600) = 50 Btu GS (100 – 82) lb-mol aire seco x⁰F

GS = (900 x 1) / 50 = 18 lb-mol aire seco h x pie2

521 lb aire seco/h x pie2




– hL .a = – 1 Btu kY .a lb-mol x⁰F






Numero de Unidades de transmisión:

TL HV Hi 1 /(HV – Hi )100 2500 1940 0.0017896.4 2330 1710 0.0016392.8 2100 1550 0.0018289.2 1960 1380 0.0017285.6 1780 1270 0.0019682 1600 1150 0.00222



Numero de Unidades de transmisión: 2500

NG = dHV = 1.821 = kY.a x ∆Z Hi – HV GS 1600

kY.a = (1.821 x 18) / 8 = 4.10 lb-mol h x (Relacion molar) x (pie3 Volumen Columna )

hL .a = 275 x kY .a = 1170 Btu h x pie3 x ⁰F

*Relacion de Lewis: hC = CP

kY

hC .a = Ch x kY .a = 7.60 x 4.10 = 31.2 hC .a = 31.2 Btu h x pie3 x ⁰F


Problema 8: En una torre de deshumidificación empacada con tablillas de madera opera con agua que entra a 82 ⁰F y sale a 100 ⁰F. El aire entra a una temperatura de bulbo seco de 125 ⁰F y 111 ⁰F de bulbo humedo. Sale con una temperatura de bulbo seco de 96 ⁰F y 95 ⁰F bulbo humedo. La velocidad de flujo de liquido es de 900 lb/h x pie2 y la torre tiene 8 pies de altura. b)Si la temperartura del gas de entrada llega a 140 ⁰F con una temperatura de bulbo humedo de 111 ⁰F , ¿Cuáles serian las condiciones de salida del aire? La temperatura de entrada del agua, asi como la velocidad de flujo de aire y agua no pueden cambiar. Use los coeficientes de la parte (a)


Linea de Fuerza motriz:



L CL = (2500 – HV2) = 50 Btu GS (TL1 – 82) lb-mol aire seco x⁰F



L CL = (2500 – HV2) = 50 Btu GS (TL1 – 82) lb-mol aire seco x⁰F

HV1

82

TL2



HV1

82



NG = 1.820


TL2

Area 1 = 1.980

Numero de Unidades de transmisión: TL HV Hi 1 /(HV – Hi )101 2500 2000 0.00200 98 2350 1850 0.00200 95 2200 1700 0.00200 92 2030 1560 0.00204 89 1900 1420 0.00208 86 1750 1290 0.00217 82 1550 1130 0.00238


HV1

82


TL2

NG = 1.810Area 1 = 1.980




HV1

82


TL2

NG = 1.821 Area 2 = 1.810Area 1 = 1.980



TV2 = 98 ⁰F

Numero de Unidades de transmisión: TL HV Hi 1 /(HV – Hi )100 2500 1970 0.00189 96.4 2350 1810 0.00185 92.8 2200 1680 0.00192 89.2 1950 1470 0.00208 85.6 1760 1290 0.00213 82 1600 1150 0.00222

HV2 = 1600 Btu /lb-mol aire seco


Problema 9: El agua empleada en un proceso de refrigeración sale del refrigerante a 45 ⁰C y ha de enfriarse hasta 30 ⁰C en una torre de enfriamiento de agua, con cuerpos de relleno, para poder emplearla nuevamente en el proceso de refrigeración. Para su enfriamiento se introduce por la cúspide de la torre a razón de 5 m3/h , y su velocidad másica a lo largo de la misma no ha de exceder de 6000 kg/h x m2 (referida el área a la sección vacía de la torre), entrando el aire por el fondo con un caudal 2.45 veces superior al mínimo, a 25 ⁰C y con tw = 15 ⁰C. Para el tipo de relleno empleado en las condiciones de operación KY.a = 2600 kg/ m3x h. Determínese:a) Numero de elementos de transmision. Linea de Operación:

(HV1 – HV2) = L x CL = 1.11 kcal (TL1 – TL2) GS kg x ⁰C HV2 = 26.75 kcal/kg ρ 45 ⁰C = 992 kg/m3

L2 = L = 4960 kg/h

CL 37.5 ⁰C = 0.997 kcal/kg x ⁰C

HV1 = 9.98 kcal/kg(50.8 – 10) = 2.72 = L x CL

(45 – 30) GS min

Gs = 2.45(1818) = 4454 kg/h

ENFRIAMIENTO DE AGUA POR EVAPORACIONProblema 9: El agua empleada en un proceso de refrigeración sale del refrigerante a 45 ⁰C y ha de enfriarse hasta 30 ⁰C en una torre de enfriamiento de agua, con cuerpos de relleno, para poder emplearla nuevamente en el proceso de refrigeración. Para su enfriamiento se introduce por la cúspide de la torre a razón de 5 m3/h , y su velocidad másica a lo largo de la misma no ha de exceder de 6000 kg/h x m2 (referida el área a la sección vacía de la torre), entrando el aire por el fondo con un caudal 2.45 veces superior al mínimo, a 25 ⁰C y con tw = 15 ⁰C. Para el tipo de relleno empleado en las condiciones de operación KY.a = 2600 kg/ m3x h. Determínese:a) Numero de elementos de transmision. Linea de Operación:

(HV1 – HV2) = L x CL = 1.11 kcal (TL1 – TL2) GS kg x ⁰C

10 13 16 19 22 25 260

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

Area = NOi = 0.95

ENFRIAMIENTO DE AGUA POR EVAPORACIONProblema 9: El agua empleada en un proceso de refrigeración sale del refrigerante a 45 ⁰C y ha de enfriarse hasta 30 ⁰C en una torre de enfriamiento de agua, con cuerpos de relleno, para poder emplearla nuevamente en el proceso de refrigeración. Para su enfriamiento se introduce por la cúspide de la torre a razón de 5 m3/h , y su velocidad másica a lo largo de la misma no ha de exceder de 6000 kg/h x m2 (referida el área a la sección vacía de la torre), entrando el aire por el fondo con un caudal 2.45 veces superior al mínimo, a 25 ⁰C y con tw = 15 ⁰C. Para el tipo de relleno empleado en las condiciones de operación KY .a = 2600 kg/ m3xh. Determínese:a) Numero de elementos de transmision. b) Seccion de la torre.

HV2 = 26.75 kcal/kg

L2 = L = 4960 kg/h

CL 37.5 ⁰C = 0.997 kcal/kg x ⁰C

Gs = 4454 kg/h

ρ 45 ⁰C = 992 kg/m3 * m2 = L2 /Atransv

Atransv = 4960/6000 = 0.826 m2

ENFRIAMIENTO DE AGUA POR EVAPORACIONProblema 9: El agua empleada en un proceso de refrigeración sale del refrigerante a 45 ⁰C y ha de enfriarse hasta 30 ⁰C en una torre de enfriamiento de agua, con cuerpos de relleno, para poder emplearla nuevamente en el proceso de refrigeración. Para su enfriamiento se introduce por la cúspide de la torre a razón de 5 m3/h , y su velocidad másica a lo largo de la misma no ha de exceder de 6000 kg/h x m2 (referida el área a la sección vacía de la torre), entrando el aire por el fondo con un caudal 2.45 veces superior al mínimo, a 25 ⁰C y con tw = 15 ⁰C. Para el tipo de relleno empleado en las condiciones de operación KY .a = 2600 kg/ m3xh. Determínese:a) Numero de elementos de transmision. b) Seccion de la torre. c) Altura de la unidad de transmision. * m2 = L2 /Atransv

Atransv = 4960/6000 = 0.826 m2

HV2 = 26.75 kcal/kg

L2 = L = 4960 kg/h

CL 37.5 ⁰C = 0.997 kcal/kg x ⁰C

Gs = 4454 kg/h

ρ 45 ⁰C = 992 kg/m3

* G = G/ATransv = 4960/0.826 = 6005 Kg/h m2

Hoi = G = 6005 = 0.31 m Ky .a 2600

ENFRIAMIENTO DE AGUA POR EVAPORACIONProblema 10: El agua empleada en un proceso de refrigeración sale del refrigerante a 45 ⁰C y ha de enfriarse hasta 30 ⁰C en una torre de enfriamiento de agua, con cuerpos de relleno, para poder emplearla nuevamente en el proceso de refrigeración. Para su enfriamiento se introduce por la cúspide de la torre a razón de 5 m3/h , y su velocidad másica a lo largo de la misma no ha de exceder de 6000 kg/h x m2 (referida el área a la sección vacía de la torre), entrando el aire por el fondo con un caudal 2.45 veces superior al mínimo, a 25 ⁰C y con tw = 15 ⁰C. Para el tipo de relleno empleado en las condiciones de operación KY .a = 2600 kg/ m3xh. Determínese:a) Numero de elementos de transmision. d) Altura de la torre. b) Seccion de la torre.c) Altura de la unidad de transmision. * m2 = L2 /Atransv

Atransv = 4960/6000 = 0.826 m2

HV2 = 26.75 kcal/kg

L2 = L = 4960 kg/h

CL 37.5 ⁰C = 0.997 kcal/kg x ⁰C

Gs = 4454 kg/h

ρ 45 ⁰C = 992 kg/m3

* G = G/ATransv = 4960/0.826 = 6005 Kg/h m2

Hoi = G = 6005 = 0.31 m Ky .a 2600

* Z = Hoi x Noi

Z = 0.95 x 0.31 = 0.294 m

ENFRIAMIENTO DE AGUA POR EVAPORACIONProblema 10: El agua empleada en un proceso de refrigeración sale del refrigerante a 45 ⁰C y ha de enfriarse hasta 30 ⁰C en una torre de enfriamiento de agua, con cuerpos de relleno, para poder emplearla nuevamente en el proceso de refrigeración. Para su enfriamiento se introduce por la cúspide de la torre a razón de 5 m3/h , y su velocidad másica a lo largo de la misma no ha de exceder de 6000 kg/h x m2 (referida el área a la sección vacía de la torre), entrando el aire por el fondo con un caudal 2.45 veces superior al mínimo, a 25 ⁰C y con tw = 15 ⁰C. Para el tipo de relleno empleado en las condiciones de operación KY .a = 2600 kg/ m3xh. Determínese:a) Numero de elementos de transmision. d) Altura de la torre. b) Seccion de la torre. e) Temperatura de salidad del aire. c) Altura de la unidad de transmision.

HV2 = 26.75 kcal/kg

L2 = L = 4960 kg/h

CL 37.5 ⁰C = 0.997 kcal/kg x ⁰C

Gs = 4454 kg/h

ρ 45 ⁰C = 992 kg/m3

HV2 = 26.75 kcal /kg aire seco

TV2 = 33.5 ⁰C

ENFRIAMIENTO DE AGUA POR EVAPORACIONProblema 10: El agua empleada en un proceso de refrigeración sale del refrigerante a 45 ⁰C y ha de enfriarse hasta 30 ⁰C en una torre de enfriamiento de agua, con cuerpos de relleno, para poder emplearla nuevamente en el proceso de refrigeración. Para su enfriamiento se introduce por la cúspide de la torre a razón de 5 m3/h , y su velocidad másica a lo largo de la misma no ha de exceder de 6000 kg/h x m2 (referida el área a la sección vacía de la torre), entrando el aire por el fondo con un caudal 2.45 veces superior al mínimo, a 25 ⁰C y con tw = 15 ⁰C. Para el tipo de relleno empleado en las condiciones de operación KY .a = 2600 kg/ m3xh. Determínese:a) Numero de elementos de transmision. d) Altura de la torre. b) Seccion de la torre. e) Temperatura de salidad del aire. c) Altura de la unidad de transmision. f) Cantidad de agua evaporada.

HV2 = 26.75 kcal/kg

L2 = L = 4960 kg/h

CL 37.5 ⁰C = 0.997 kcal/kg x ⁰C

GS = 4454 kg/h

ρ 45 ⁰C = 992 kg/m3

TV2 = 33.5 ⁰C

*Aire de salida:

HV2 = (0.24 + 0.46 Y2 ) x TV2 + 597.2 Y2

Y2 = 0.0305 kg agua /kg aire seco

Y1 = 0.068 kg agua/kg aire seco

*Agua evaporada:

W = GS (Y1 – Y2 )

W = 4454 ( 0.0680 – 0.0305 ) = 167 kg agua

Gracias por su atención

HUMIDIFICACION 2009 - II

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