Informe Nº01 - Humidificacion(2011)

7/28/2019 Informe N01 - Humidificacion(2011)

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UNIVERSIDAD NACIONAL DETRUJILLO

FACULTAD DE INGENIERA QUMICA

ESCUELA DE INGENIERA QUMICA

TEMA : HUMIDIFICACION

CURSO : LAB. DE OPERACIONES UNITARIAS II

DOCENTE : ING. HENRRY ESQUERRE

CARRERA : ING.QUIMICA

ALUMNO : DE LA CRUZ BUSTAMANTE EDGARALEXANDER

CICLO : VII B

TRUJILLO PER

2012


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HUMIDIFCACION (ENFRIAMIENTO DEL AGUA )

I. INTRODUCCION :

Las operaciones de humidificacin (Enfriamiento del agua ) , ydeshumidificacin implican de materia entre una sola fase liquida pura y ungas permanente que es insoluble en el liquido

II. OBJETIVOS :

Determinar el coeficiente de transferencia de masa.

Encontrar las variaciones de flujo del liquido

Hallar las variaciones del flujo gaseoso.

III. FUNDAMENTO TEORICO :

Es una operacin unitaria de transmisin de calor y materia, se utiliza comobase una unidad de masa de gas de aire de vapor.

En la fase gaseosa el vapor se referir como componente A y el quepermanece como componente B ,debido a que las propiedades de la mezcladel gas vapor con la presin total esta debe ser fija siempre que no seespecifique otra cosa.

Se supone que la presin total es 1 atm. La humidificacin es el proceso de laevaporacin de un liquido dentro de un gas y consiste en la transferencia ala masa principal del gas ( por difusin y conversin ) de molculas de vaporprocedentes de la capa del gas en contacto con el liquido y que tiene unapresin de vapor igual a la de este.

En la humidificacin el vapor pasa de liquido al gas por efecto del gradientede la presin parcial ,pues el gas puede estar ms fri o mas caliente delliquido de modo que ele calor sensible puede fluir en uno o en otro sentido.

Cuando el gas esta caliente, es decir ms caliente que el lquido se transmitecalor sensible al lquido mientras se le quita calor latente la capa limitanteen el proceso de separacin es el rea de contacto ente el vapor y el agua.


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Mezclas de vapor gas no saturadas

La humedad absoluta, (Y), es la relacin entre la masa de vapor y la

masa de aire contenidos en la mezcla aire-vapor de agua.

))(('

B

A

A

A

M

M

pP

pY

=

donde: pA : es la presin parcial del vapor de agua en la mezcla

aire-vapor,

P : es la presin total, y

MA y MB : son el peso molecular del agua y del aire,respectivamente.

La humedad absoluta se expresa en Kg vapor/Kg aire seco,

unidades convenientes para los clculos ya que la masa de aire seco no

cambia durante el proceso de enfriamiento en la torre.

Cuando la presin parcial del vapor de agua en el aire, pA, es igual a

la presin de vapor de agua, pS, a la misma temperatura, se dice que el aireesta saturado y la humedad absoluta se designa como humedad de

saturacin, YS. Luego:

))(('

B

A

s

ss

M

M

pP

pY

=

La humedad relativa, (HR), se define como la relacin porcentual entre la

presin parcial del vapor de agua y la presin de vapor del agua a la

temperatura dada. Por lo tanto:

100*s

A

p

pHR =

La humedad porcentual, (HP), es el cociente entre la humedad absoluta

existente en la masa gaseosa y la que existira si estuviese saturada.

Luego:


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100*'

'

sY

YHP=

Adems,

)(A

s

pP

pPHRHP

=

El punto de roco, (PR) es la temperatura que alcanza la masa de aire

hmedo en la saturacin por enfriamiento a presin constante. Una vez

alcanzada esta temperatura, si se continua enfriando la mezcla se ira

condensando el vapor, persistiendo las condiciones de saturacin.

El volumen hmedo, (VH), de una mezcla vapor-gas es el volumen de

masa unitaria de aire seco y de su vapor acompaante a la temperatura y

presin dominantes. Segn la ley de los gases ideales:

)273

)(1

(*8315'

P

t

M

Y

MVH G

AB

++=

donde: P : en Pa

t G : en C

Y : en Kg agua/ Kg aire seco

VH : en m3 / Kg aire seco

El calor hmedo, (Cs), es el calor que se requiere para aumentar la

temperatura de la masa unitaria de aire y su vapor acompaante 1 C, a

presin constante.

CS = CB + Y CA

Donde; CB y CA son los calores especficos del aire y del vapor de agua,

respectivamente.

La entalpa especifica (H), de una mezcla aire-vapor es la suma de las

entalpas relativas del contenido de aire y de vapor. Esta dado por:

H = CB ( t G - t O ) + Y [ CA ( t G - t O ) + O ]

H = CS ( t G - t O ) + Y O


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La carta psicrometrica : sistema aire agua

Es una representacin grfica de las variables psicromtricas (humedad

absoluta, entalpa especfica, volumen hmedo, etc) en funcin de la temperatura.

Si bien es cierto que pueden prepararse cartas psicromtricas para cualquier

mezcla vapor-gas cuando las circunstancias lo exigen, el sistema aire-agua

aparece con tanta frecuencia que se cuenta con cartas muy completas para esta

mezcla. Tambin se muestran las lneas de saturacin adiabtica, que para este

sistema corresponden a las lneas de temperatura de bulbo hmedo constante.

Temperatura de bulbo hmedo

Es un concepto muy importante para el diseo de una torre de

enfriamiento ya que representa la temperatura mas baja a la cual el agua

puede enfriarse al pasar por la torre. En la Fig. 4-2 se muestra un

termmetro rodeado por una mecha sumergida en agua a la misma

temperatura que el aire ambiental, de tal manera que la mecha siempre se

mantenga hmeda. Un segundo termmetro se suspende en el aire

ambiente para indicar la temperatura de bulbo seco.

Si aire no saturado (a cualquier temperatura de bulbo seco) circula

por la mecha, se producir una evaporacin de agua de la mecha al aire

debido a que la presin parcial del vapor de agua fuera de la mecha es

mayor que la del vapor de agua en el aire circulante. La evaporacin del

agua de la mecha requiere el suministro de calor latente de evaporacin,

que es dado por la mecha misma, lo cual produce la disminucin de su

temperatura. Si la temperatura inicial de la mecha fue la misma que la debulbo seco del aire, el descenso en la temperatura de la mecha establecer

una diferencia de temperatura entre la temperatura de bulbo seco del aire y

la menor temperatura de la mecha. Esto origina un flujo de calor sensible

del aire a la mecha, disminuyendo entonces la temperatura del aire.


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A medida que circula el aire se registran depresiones adicionales en

la temperatura de la mecha, hasta que se alcanza un punto en el cual la

diferencia de temperatura entre la mecha y el bulbo seco del aire ocasiona

un flujo de calor hacia la mecha justamente suficiente para contrabalancear

la perdida de calor de la mecha por evaporacin del agua al aire.

Se establece entonces un equilibrio, en el cual la rapidez de

transferencia de calor sensible del aire a la mecha ser igual a la rapidez de

necesidad de calor latente para la evaporacin del agua de la mecha, y la

temperatura de la mecha permanecer constante en algn valor bajo, la

temperatura de bulbo hmedo, tw.

Para formular la ecuacin que gobierna la temperatura de bulbo

hmedo, nos ayudaremos con la Fig. 4-3, donde se muestra

esquemticamente una gota de agua en estado estacionario a la

temperatura de bulbo hmedo.

Designando:


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tw : temperatura de bulbo hmedo

tG : temperatura de bulbo seco de la mezcla aire-vapor.

pAW : presin parcial de vapor de agua a la temperatura de bulbo

hmedo

p AG : presin parcial de vapor de agua en la mezcla aire-vapor

Puesto que la transferencia de masa y de calor ocurren simultneamente,

debido a los potenciales existentes se tiene que:

Calor sensible transferido del aire al agua, qS

qS = h G ( t G - t W )

donde: hG es el coeficiente de transferencia de calor por conveccin del

aire, en KJ/ m2 C seg.

Masa transferida del agua al aire, NA

NA = k G ( pAW - pAG )

donde: kG es el coeficiente de transferencia del agua al aire en mol/

m2.seg.

(unidad de presin).

Debido a que se ha alcanzado el estado estacionario, la transferencia neta

de calor a travs de la interfase gas-liquido es cero.


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Luego:

calor sensible transferido = calor latente de evaporacin

del aire al agua del agua en el aire

h G ( t G - t W ) = W MA k G ( pAW - pAG )

donde: W es el calor latente de evaporacin del agua a la temperatura de

bulbo hmedo y MA es el peso molecular del agua en Kg/mol.

Entonces:

W * MA * k GtG - tW = --------------- ( pAW - pAG )

hG

Por definicin de humedad absoluta:

pA MAY = ( ----) (----)

pB MB

donde: pB es la presin parcial del aire en la mezcla aire-vapor

MB es el peso molecular del aire.

De donde:

pA = (MB / MA ) pB . Y

Reemplazando la ecuacin (4-12) en la ecuacin (4-11):

W MB pB k GtG - tW = --------------------- ( YW - Y)

h GAhora, tambin se sabe que:

MB* pB*k G = k Y


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donde k Y es el coeficiente de transferencia de masa expresado en Kg / m2.

seg. (masa agua/ masa aire seco)

Sustituyendo ecuacin (4-14) en ecuacin (4-13) se llega a:

WtG - tW = ------------- ( YW - Y)

hG / k Y

que es la ecuacin utilizada generalmente para definir la temperatura de

bulbo hmedo.

El valor h G / k Y es conocido como relacin psicromtrica y para el sistema

aire-agua tiene el valor de:

hG KJ Kg agua( -------) = 0.950 --------- (---------------- )

k Y Kg. C Kg aire seco

En el experimento descrito, la disminucin de la temperatura del termmetro

de bulbo hmedo comenz cuando el agua, a la misma temperatura de

bulbo seco del aire, se evapora al aire. Si el aire estuviera saturado a su

temperatura de bulbo seco, no habra evaporacin del agua. Esto supone

que si se tiene un proceso para enfriar el agua evaporando parte de ella en

una corriente de aire (que es lo que sucede en una torre de enfriamiento), la

menor temperatura del agua que se podra obtener seria la temperatura de

bulbo hmedo del aire, el cual es funcin del grado de saturacin del aire.

Operaciones adiabticas: torre de enfriamiento

La torre de enfriamiento es un equipo donde se pone en contacto directo agua

caliente, proveniente de los sistemas de enfriamiento de procesos, con aire, con la

finalidad de enfriar el agua y poder usarla nuevamente en dichos procesos.

El enfriamiento del agua se produce por una transferencia simultnea de masa y

de calor: la evaporacin del agua dentro de la corriente de aire y la transferencia

de calor sensible del agua al aire, respectivamente. El 80% del calor total

transferido es debido a la evaporacin del agua; como el calor latente de


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evaporacin del agua es grande se producen grandes efectos de enfriamiento con

cantidades relativamente pequeas de agua evaporada.

Uno de los componentes principales de una torre de enfriamiento es el relleno,

cuya funcin es aumentar la superficie de contacto entre el agua y el aire.

Torres de tiro mecnico

En este tipo de torres el aire se suministra mediante un ventilador. Son de

dos tipos: de tiro forzado, en el cual el ventilador esta ubicado en el fondo

de la torre y de tiro inducido, cuando el aire se succiona mediante un

ventilador situado en la parte superior. En las Figs. 4-4 y 4-6 se muestran

estos dos tipos de torre.

Las torres de tiro mecnico son las de mayor aplicacin industrial y

entre ellas las de tiro inducido son las ms usadas debido a las ventajas

que presenta, como son:

La altura requerida para la entrada de aire es pequea comparada con

la de tiro forzado, en la cual el aire ingresa a travs de una gran abertura

circular para el ventilador.

Se logra una mejor distribucin de aire, pues en las de tiro forzado el

aire debe dar una vuelta de 90 a gran velocidad.

El aire se descarga mediante el ventilador a alta velocidad hacia las

corrientes naturales de aire evitando su asentamiento posterior,

mientras que en las de tiro forzado, debido a que el aire se descarga a

baja velocidad, se presenta el fenmeno de recirculacin de aire caliente

que ya ha pasado por la torre hacia la succin del aire fresco,

contaminndolo y disminuyendo su capacidad de enfriamiento.

Por otro lado, la alta velocidad de descarga del aire en las torre de tiro

inducido causa tambin algo mas de arrastre o perdida de agua en

forma de pequeas gotas.


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Los principales costos de operacin de las torres de tiro mecnico son: el

costo de la energa para bombear el agua hasta la parte superior de la torre

y el costo de la energa para impulsar los ventiladores.


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.


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Torres de circulacin natural

Son de dos tipos: atmosfricas y de tiro natural.

La torre de enfriamiento atmosfrica aprovecha las corrientes naturales de

aire que ingresa a travs de los rompevientos, Fig. 4-6. Su uso es

adecuado en lugares que tienen viento con velocidad promedio de 8-9 Km/h.

En comparacin con otros tipos de torres:

Las perdidas por arrastre son mayores.

Usa los potenciales disponibles ms ineficientemente porque opera en

flujo cruzado.

Son muy angostas y muy largas, algunas alcanzan los 600 m. de

altura.

Su ventaja es que eliminan el costo principal de operacin de las torres

de tiro mecnico: la energa para el ventilador.

La torre de tiro natural utiliza la diferencia de densidad entre el aire

atmosfrico fro y el aire hmedo tibio en la torre para promover el flujo de

aire a travs del relleno (Fig. 4-7). Operan de manera similar a la chimenea

de un horno: el aire se calienta en la torre al entrar en contacto con el agua

caliente, de manera que su densidad baja; la diferencia entre la densidad del

aire en la torre y en el exterior origina un flujo natural de aire fro ingresando

por la parte inferior y una expulsin de aire menos denso en la parte

superior. Las torres de tiro natural deben ser altas para promover este

efecto, y deben tambin tener seccin transversal grande debido a la baja

velocidad con que el aire circula comparada con las torres de tiro mecnico.

Al igual que las torres de tiro atmosfrica, elimina el costo de la potencia del

ventilador.


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Balances de masa y de energa en la torre de enfriamiento

En la Fig. 4-8 se muestra una torre de enfriamiento con flujos de agua y de aire en

contracorriente, donde:

L : velocidad msica del agua, Kg /m2.s

t L : temperatura del agua, C.

HL : entalpa del agua, KJ/Kg. C

GS : velocidad msica del aire seco, Kg aire seco/m2. s


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t G : temperatura del aire, C

HG : entalpa del aire, KJ/Kg aire seco. C

Y : humedad absoluta aire, Kg agua/ Kg aire seco.

Los subndices 1 y 2 de la Fig. 4-8 indican parte inferior y parte superior de

la torre, respectivamente.

Formulando un balance de masa para el agua en la parte inferior de la torre

(Entorno I), se tiene:

L - L1 = GS ( Y - Y1)

o expresado en forma diferencial:

dL = GS dY

De igual manera, un balance de entalpa dar:

L HL + GS H1 = L1 HL1 + GS H

A continuacin se va a desarrollar las relaciones de velocidad de

transferencia de masa y de calor en la torre de enfriamiento, para lo cual observela Fig. 4-9.


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4-9: Seccin diferencial de una torre de enfriamiento.

En la Fig. 4-9 se esquematiza una seccin de la torre de enfriamiento de altura

diferencial dZ, mostrando el agua y el aire que fluyen uno al lado del otro

separados por una interfase gas-liquido de superficie especifica dS, donde:

NA : flujo de transferencia de masa, mol/m2. seg (El suscrito A identifica al

agua)

qS L : flujo de transferencia de calor sensible en la fase liquida, KJ/m2. s

qS G : flujo de transferencia de calor sensible en la fase gaseosa, KJ/m2. s

ti : temperatura interfacial, C

Sea a la superficie interfacial especfica referida al volumen (expresada en m 2

interfase/m3 torre); luego, como dZ est expresada en m de torre y dS en m2

torre/m2 interfase, se tiene que:

dS = a dZ


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Adems, sean:

aM la superficie interfacial especifica para la transferencia de masa, y

aH la superficie interfacial especifica para la transferencia de calor

Luego, la velocidad de transferencia de masa, e-presada como flujo de masa/ rea

de la seccin transversal de la torre, ser:

NA MA aM dZ = GS dY = k Y (Yi - Y) aM dZ

La velocidad de transferencia de calor sensible en la fase gaseosa ser:

qS G aH dZ = GS CS d t G = h G ( t i - t G ) aH dZ

y la velocidad de transferencia de calor sensible en la fase liquida quedar

expresada como:

qS L aH dZ = L CAL dtL = h L (t L - t i ) aH dZ

donde:

MA : masa molecular del agua: Kg /mol

k Y : coeficiente de transferencia de masa para la fase gaseosa, Kg/m2.s. (Kg

agua/Kg aire)

h G : coeficiente de transferencia de calor por conveccin para la fase

gaseosa, KJ/ m2.s.C

hL : coeficiente de transferencia de calor por conveccin para la fase liquida,

KJ/ m2.s.C

Yi : humedad absoluta del aire en la interfase, Kg agua/ Kg aire seco

CS : calor hmedo del aire, KJ/ Kg aire seco. C

Formulando un balance de energa alrededor del entorno II de la Fig. 4-8

tenemos que, como el proceso es adiabtico:Flujo entalpa de entrada = Flujo de entalpa de salida

GS H + (L + dL)CAL (t L + d t L - t O) = LCAL (t L - t O) + GS( H + dH)

donde:

CAL : capacidad calorfica del agua, KJ/Kg.C


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tO : temperatura de referencia para la entalpa del agua, C

Desarrollando y simplificando la ecuacin (4-23):

L CAL d t L + CA L (t L - t O) dL = GS dH

Reemplazando ecuacin (4-18) en ecuacin (4-24) y trasladando trminos, se

tiene:

L CA L d t L = GS [ dH - CAL (t L - t O) dY ]

Por definicin de entalpa del aire:

H = CB (t G - t O) + Y [ CA L ( t G - t O ) + O ]

donde:

Cb: capacidad calorfica del aire seco, KJ/Kg. C

O: calor latente de evaporacin del agua a la temperatura de referencia,

KJ/Kg

Derivando la ecuacin (4-26):

dH = CB d t G + dY [CA L ( t G - t O) + O ] + Y CA L d t G

Reemplazando ecuacin (4-27) en ecuacin (4-25), se tiene:

LCA L d t L = GS { (CB + Y CA L) d t G + [ CA L ( t G - t L ) + O ] dY }

:

LCA L d t L = GS { CS d t G + [ CA L ( t G - t L ) + O ] dY }

Para una torre de enfriamiento el calor sensible transferido es despreciable

en comparacin con el calor transferido debido a la evaporacin del agua; luego

en la ecuacin (4-28) los trminos para el calor sensible pueden eliminarse. La

ecuacin quedara as:

L CA L dt L = GS ( CS dt G + O dY ) = GS dH

que es una ecuacin fundamental para el estudio de una torre de enfriamiento.


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Integrando la ecuacin (4-29) entre los lmites dados por la parte superior e

inferior de la torre, y suponiendo adems que L es bsicamente constante debido

a la poca evaporacin del agua, se tiene:

L CAL (t L2 - t L1) = GS (H2 - H1)

De la ecuacin (4-29):

GS dH = GS CS dt G + GSO dY

Sustituyendo las ecuaciones (4-20) y (4-21) en la ecuacin anterior se tiene:

GS dH = h G (t i - t G) aH dZ + O k Y aM (Yi - Y) dZ

Sea: r = h G aH / (CS k Y aM) y reemplazando en ecuacin (4-31):

GS dH = k Y aM [ (CS r t i + O Yi ) - ( CS r t G + O Y) ] dZ

De la relacin de Lewis:

Le = hG / (k Y CS)

Que para el sistema aire-agua es igual a 1, y adems:

aM = aH = a

Que ser cierto cuando el empaque este totalmente irrigado, se llega a que:

r = 1.

Luego, en ecuacin

GS dH = k Y aM [ (CS t i + O Yi) - ( CS t G + O Y) ] dZ

Desarrollando y simplificando la ecuacin (4-34), se llega a:

GS dH = k Y a ( Hi - H) dZ

Esta ultima ecuacin es notable ya que el coeficiente de transferencia de masa k Y

se utiliza con una fuerza motriz de entalpa ( Hi - H).

Combinando la ecuacin (4-22) con la ecuacin (4-29) y la (4-30) se tiene:

GS dH = h L a (t L - t i ) dZ = k Y a (Hi - H) dZ


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La ecuacin anterior puede interpretarse mejor analizando la figura 1.5, en la cual

se ha graficado la entalpa de la mezcla aire-agua H, vs la temperatura del

liquido, t L.

La lnea de operacin pasa por los puntos P y Q que representan la parte

inferior y la parte superior de la torre, respectivamente. La ecuacin de la lnea de

operacin se deriva de la ecuacin (4-30):

LCA L (t L 2 - t L1) = GS (H2 - H1)

de donde su pendiente es:

' ' '

2 1

'

2 1

A L

L L s

H H LCm

t t G

= =

La curva de equilibrio representa las condiciones del gas en la interfase

aire-agua, y corresponde a la entalpa del gas saturado a cada temperatura. En la

Fig.4-10, en la posicin correspondiente al punto A sobre la lnea de operacin, el

punto B representa las condiciones en la interfase; la distancia BD representa la

fuerza motriz (Hi - H) dentro de la fase gaseosa.

La ecuacin de la lnea AB esta dada por la ecuacin (4-34):

h L a ( t L - t i ) dZ = k Y a ( Hi - H) dZ

cuya pendiente es:

Hi - H - h L am = =

t i - t L k Y a


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Diagrama entalpa del aire hmedo - temperatura del agua.

La altura empacada de la torre de enfriamiento

Combinando la ecuacin (4-29) con la ecuacin (4-35) resulta:

L CAL d t L = k Y a (Hi - H) dZ

que integrando entre los lmites de parte inferior y parte superior de la torre,se llega a:

2

1

' ' '

0

L

L

tz

Y L

AL it

k adZ dt

LC H H=

o :

2

1

' ' '

L

L

t

Y L

AL it

k aZ dt

LC H H=

La integral de la ecuacin (4-38) puede calcularse grficamente, basndose en la

Fig. 4-9, construyendo tringulos como el ABD en el cual (H i - H) es la distancia


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vertical BD. Se puede preparar entonces una grfica t L vs 1/( Hi - H) y hallar el

rea bajo la curva entre los limites t L1 y t L2. Se obtiene as la integral buscada.

Sucede que los coeficientes de fases individuales no son conocidos para los

empaques de las torre de enfriamiento, razn por la cual es mas adecuado

utilizar una fuerza motriz global que represente la diferencia en entalpa para las

fases totales, (H* - H), requiriendo para ello el uso del coeficiente global

correspondiente, KYa. Luego, la ecuacin (4-37) quedara as:

L CA L d t L = K Y a (H* - H) dZ

cuya integracin resulta :

2

1

' ' '*

L

L

t

Y L

AL it

K aZ dt

LC H H= La fuerza motriz global (H* - H) esta representada por la distancia vertical AC en

la Fig. 4-10, y siguiendo el mtodo de integracin grfica mencionado

anteriormente, puede hallarse el valor de la integral de la ecuacin (4-40).

La altura de empaque, Z, puede hallarse entonces de:

Z = Ntu . Htu

donde:

2

1

' '*

L

L

t

Ltu

it

dtN

H H=

Htu = L CAL / KY a

El numero de unidades de transferencia, Ntu, esta influenciado nicamente por las

condiciones de proceso impuestas a la torre y representa el trabajo que debe

efectuarse para lograr transferir una cantidad requerida de masa, mientras que la

altura de la unidad de transferencia, Htu, esta determinada por las caractersticas

del empaque de la torre.


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Adicionalmente debe mencionarse que en la grfica de la Fig. 4-10, el rea

comprendida entre la curva de saturacin y la lnea de operacin es una indicacin

del potencial que promueve la transferencia de calor. Un cambio en las

condiciones de proceso, de tal manera que la lnea de operacin se mueva hacia

abajo para incluir una mayor rea de entre ella misma y la curva de saturacin,

significa que se requerirn menos unidades de transferencia ya que aumenta el

potencial.

Esquema de una torre de Humidificacin

IV. MATERIALES Y EQUIPO :

Material de estudio : Aire y Agua.

Material auxiliar : Torre de humidificacin, intercambiador de calor de dobletubo, termmetro.

Descripcin del equipo : El equipo usado es una torre de enfriamiento queesta constituido de una altura igual a 2.4 m y largo 0.98 m ,ancho 0.40 m.

Torre deenfriamiento

Caliente

Fri Seco

Hmedo


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V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL :

Atender las explicaciones del profesor antes de realizar la prctica.Prender el calentador elctrico antes de iniciar la practica.Fijar el flujo de agua caliente por medio del rotmetro del intercambiador decalor as como el dispositivo para fijar el caudal de aire ,tomar datos de la

temperatura inicial de aire y agua.

VI. CALCULOS : Se realizan clculos para cada longitud de rotametro.

Para L.R 80

Clculo de flujo de agua de entrada

L2 = LR - 10 60

19.2

L2 = 80 - 10 60

19.2

L2 = 218.75 Kg de H2O / h

Clculo de entalpa del aire de entrada

HG1 = ( 0.24 + 0.46 yi )T + 594.2 yi ,con T= 21 C yi = 0.014

Sustituyendo estos valores en la formula

HG1 = 13.53604 Kcal / Kg aire

Clculo de entalpa del aire de salida

HG2 = ( 0.24 + 0.46 yi )T + 594.2 yi ,con T= 25 C yi = 0.018



Luego

L1 = HAIRE - T2 . y L2

HAIRE - T1 . y


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L1 = 8.5514 - 25 x 0.004 218.75

8.5514 - 21x0.004

L1 = 218.33665

m = HG2 - HG1 = 16.9566 - 13.53604 TL2 - TL1 25 - 21

m = 0.85514 Kcal / Kg .C y m = L2. Cl / G

G = ( 218.75 Kg H2O ) ( 1 Kcal / kg )

( 0.85514 Kcal / Kg. C )

G = 255.806 Kg de aire / h. C

Hallamos el Kya evaluando la integral de la sgte tabla.

T C Yi H H* H* - H

1

H* - H

1

H

*

- Havg

HIntegral

2122232425

0.0140.0150.0160.0170.018

13.5314.3815.2416.1016.95

14.615.316.217.218.2

1.060.910.951.091.14

0.931.091.040.900.87

1.101.070.090.89

0.8530.8540.8550.856

0.8700.9160.8360.763

Calculo de Kya

dH Z . Kya .S Donde : Z = 2.4 m=

H * - H G S = 0.98 x 0.40 = 0.392 m

S =0.392 m

3.387408 = ( 2.4 ) ( Kya ) ( 0.392 m2 )


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( 255.806 Kg aire / h.C )

Kya = 921.045 Kg aire / h .m3 . C

Clculo del calor

Q = m . CP .T Q = ( 218.54 ) ( 1 ) ( 25 27 ) = 874.1733 Kcal / h

Q = 874.1733 Kcal / h

Clculo de W

W = G ( Y2 Y1 )

W = 255.806( 0.018 0.014 )

W = 1.0232 Kg de H2O Vapor / h

Para L.R 120


L2 = LR - 10 60

19.2

L2 = 160 10 60

19.2

L2 = 468.75 Kg de H2O / h


HG1 = ( 0.24 + 0.46 yi )T + 594.2 yi ,con T= 22 C yi = 0.014





27/32

HG2 = ( 0.24 + 0.46 yi )T + 594.2 yi ,con T= 36 C yi = 0.039



Luego

L1 = HAIRE - T2 . y L2

HAIRE - T1 . y

m = HG2 - HG1 = 32.576 13.782 TL2 - TL1 63 - 42

m = 08949 Kcal / Kg .C y m = L2. Cl / G

G = ( 468.75 Kg H2O ) ( 1 Kcal / kg )

( 0.8949 Kcal / Kg. C )

G = 523.801 Kg de aire / h. C


T C H H*

H* - H

1

H* - H

1

H* - Havg

HIntegral

35.5424853

60

13.916.719.521.7

25.1

31.643.759

75.9

109

17.626.939.554.1

83.8

0.0560.0370.0250.084

0.012

0.0460.0310.021

0.013

2.842.752.25

3.42

0.130.080.04

0.05

Calculo de Kya


28/32

Kya = NA .G / Z . S

Kya = ( 0.3206 ) ( 73.940 ) / 8 2.40 ) 8 0.392)

Kya = 251.96 Kg / m3 .h

Clculo del flujo de salida del agua

L1 - L2 = G ( Y2 - Y1 )

L1 = ( 739.40 Kg de aire / h )(0.029 0.014 ) + 243.75 Kg de H2O / h

L1 = 354.841 Kg de H2O / h

Clculo del calor

Q = m . CP .T Q = ( 349.29 ( 1 ) ( 60 35.5 ) = 85557.605 Kcal / h

Q = 85557.605 Kcal / h

Clculo de W

W = G ( Y2 Y1 )

W = 739.40 ( 0.029 0.014 )


Para L.R 160


L2 = LR - 10 60

19.2

L2 = 80 - 10 60

19.2

L2 = 218.75 Kg de H2O / h


HG1 = ( 0.24 + 0.46 yi )T + 594.2 yi ,con T= 21 C yi = 0.014


29/32




HG2 = ( 0.24 + 0.46 yi )T + 594.2 yi ,con T= 25 C yi = 0.018



m = HG2 - HG1 = 16.9566 - 13.53604 TL2 - TL1 25 - 21

m = 0.85514 Kcal / Kg .C y m = L2. Cl / G

G = ( 468.75 Kg H2O ) ( 1 Kcal / kg )

( 0.85514 Kcal / Kg. C )

G = 523.801 Kg de aire / h


T C H H* H* - H

1

H* - H

1

H* - Havg

HIntegral

4248545963

13.919.224.529.032.5

43.75980

104128

29.7939.7555.575.098.42

0.0330.0250.0180.0130.010

0.0290.0210.0150.011

5.3465.254.253.25

0.150.110.090.42

Calculo de Kya


30/32

Kya = ( 0.38339 ) ( 533.802 )

( 2.40 ) ( 0.392 )

Kya =213.457 Kg aire / h .m3

Clculo del flujo de salida del agua

L1 - L2 = G ( Y2 - Y 1 )

L1 = ( 523.802 9 ( 0.039 0.014 ) + 468.75

L1 = 481.845 Kg de H2O Vapor / h

Clculo del calor

Q = m . CP .T Q = (475.29 ) ( 63 42 ) = 9981.24 Kcal / h

Q = 9981.24 Kcal / h

Clculo de W

W = G ( Y2 Y1 )

W = 523.802( 0.029 0.014 )


VII. RESULTADOS :

Para cada lectura de rotametro se obtuvo un Kya diferente.

Para L.R 80


Q = 85557.605 Kcal / h

Kya = 251.96 Kg / m3 .h

Para L.R 120


Q = 85557.605 Kcal / h


31/32

Kya = 921.045 Kg aire / h .m3 . C

Para L.R 160


Q = 9981.24 Kcal / h

Kya =213.457 Kg aire / h .m3

VIII. CONCLUSIONES :

A medida que la lectura del rotametro aumenta el coeficiente de

transferencia de masa disminuye.

A medida que la lectura del rotameto aumenta la variacin del flujo va a ir

incrementndose.

A medida que la lectura del rotametro aumenta la variacin del flujo del gas

aumenta.

IX. RECOMENDACIONES :

Tener cuidado en la manipulacin del rotametro.

Tener precaucin en la lectura de las temperaturas que reporta el

termmetro.

El calentador antes que se empiece a trabajar este debe estar caliente una

hora antes, luego cuando nosotros necesitamos el equipo este debe dejarseenfriar.

X. BIBLIOGRAFIA :

Weltey, J., Wicks, Ch. Y R. Wilson, Fundamentos de Transporte de Momento

Calor y Masa,2da Ed. Edit. Limusa, S.A., Mxico.

Geankoplis, Ch. J.,"Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias", CECSA

2da.Ed., Mxico 1995.


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Minana, A. A., M. Rubio, T., Enseanza de las Operaciones de

Transferencia de Materia, I. Q., pp.169-173, 1983.

Treybal, R. E., "Operaciones de Transferencia de Masa", Mc Graw Hill,

Mxico 1980Foust, A., et al., Principios de Operaciones unitarias, Ed.

Continental, S.A.,

Informe Nº01 - Humidificacion(2011)

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