TABLA DE CONTENIDO 1.Resumen..2 2.Introduccin.3 3.Historia.4 4.Principios Tericos.5 5.Detalles Experimentales..11 6.Tabulacin de Datos y Resultados.12 7.Discusin de Resultados..16 8.Conclusiones.16 9.Recomendaciones17 10.Referencias Bibliogrficas...18 11.Apndice.............................................................................................................191. RESUMEN El presente informe trata del estudio experimental de la prdida de calor en la superficie externa de un Secador de Bandejas. Elsistemadeanlisisesestacionario,deflujounidireccional,deungasideal,incompresiblee isoentrpico, aire hmedo a condiciones de laboratorio: Temperatura bulbo seco = 210C; T bulbo hmedo = 18.50C yPresin = 755 mmHg Para obtener dichas prdidas se trabaja con un ventilador centrfugo que nos proporciona el flujo de Aire Hmedo que ingresa al equipo, el cual es calentado antes del ingreso a la misma.Se toman datos de temperaturas de ingreso, interno y de salida de dicho flujo, del mismo modo se toma las temperaturas del medio cercano a las paredes del secador. En el Secador de Bandejas, las prdidas de calor terico (balance de materia) fueron 555.17W, siendoestasmayoresalasprdidasdecalorexperimental(conveccinlibre)de101.43W,en base a un flujo de aire seco de 0.0515Kg/seg y una humedad absoluta de 0.0135Kg agua/Kg de aire seco. Las prdidas de calor con respecto a el calor que tena el fluido fueron de 12.03% para un balance de energa y de 2.20 para conveccin libre. 2. INTRODUCCIN En la industria qumica es comn el uso de equipos donde exista una transferencia de calor,loscualespeseaestarcubiertoconmaterialaislantepierdenunacantidaddecalor, ocasionando mayores costos de operacin y disminuyendo as su eficiencia. Unodeestosequiposeselsecadorqueportener,unampliousoenlaIndustriase hace importante el Anlisis de estas prdidas. Lastemperaturasdelassuperficiesdeestosequipospuedenestaruntantocaliente queporcirculacindelairedelmedioambienteocasionanPrdidasdeCalordemanera espontnea sobre estas superficies por Conveccin Natural. Sin embargo, en secadores continuos; la determinacin del flujo es importante ya que permitelaaplicacindelBalancedeEnerga.Lamedicindeesteflujoselograporun medidor de tubo de Pitot. De aqu que el objetivo de la prctica es la determinacin de las Prdidas de Calor de un Secador de Bandejas, as como hallar el flujo de aire que por ella correy los cambios que originan la variacin de este flujo. 3. HISTORIA Se le denomina conveccin forzada aquella en que ocurre transferencia de calor en el caso que se le induce artificialmente el movimiento (bomba o ventilador).El Coeficiente Convectivo de Transferencia de Calor: En 1701, ms de 100 aos antes que Fourier formulara la ley bsica de conduccin, Sir IsaacNewtonpropusolasiguienteecuacinparapredecirlarazndetransferenciadecalor por conveccin, Q, de una superficie slida hacia el fluido que lo rodea. Q = hpromedio A (Tw T0) (1) En cuya expresin: hpromedio=coeficienteconvectivopromediodetransferenciadecalor,Btu/h-pie2Fobien W/m2*K A = rea de la superficie para la transferencia de calor por conveccin, pies2 o M2. Tw = temperatura de la superficie slida, F o C T0=temperaturadelfluidoqueseencuentrasuficientementelejosdelasuperficieslida,tal que no le afecta la temperatura de la superficie, F o bien C. La ecuacin (1) se puede rescribir para un rea infinitesimal dA segn dQ = hdA (Tw T0) o bien: q = (dQldA) = h(Tw T0) (1-a) Elcoeficienteconvectivodetransferenciadecalor,h,queapareceenlaecuacin anteriorrepresentaelvalorlocal.Adiferenciadelaconductividadtrmicadeunmaterial,el coeficiente convectivo de transferencia de calor no es una propiedad. Su magnitud cambiar de un problema a otro, aun cuando pueden estar involucrados el mismo slido y el mismo fluido en ambos problemas. Elvalor del coeficientedetransferencia de calordepende de una variedad defactores,talescomovelocidad,densidad,viscosidad,conductividadtrmica,ycalor especfico del fluido; geometra de la superficie; presencia de fuerzas de frotamiento; etc. Dicha dependenciatanamplia,hacedifcilllegaraunaexpresinanalticaparaelcoeficientede transferencia de calor. Existen unos cuantos casos sencillos que permiten llegar a una solucin analtica.Sinembargo,paralagranmayoradeproblemasdeintersprctico,seconfacon demasiadafrecuenciaenladeterminacinexperimentaldelcoeficientedetransferenciade calor, empleando anlisis dimensional. 4. PRINCIPIOS TERICOS Mtodos y procesos de secado: Losmtodosyprocesosdesecadoseclasificandediferentemaneras;sedividenen procesosdelotes,cuandoelmaterialseintroduceenelequipodesecadoyelprocesose verificaporunperodo;ocontinuos,sielmaterialseaadesininterrupcinalequipode secado y se obtiene material seco con rgimen continuo. Los procesos se clasifican tambin de acuerdo con las condiciones fsicas usadas para adiciona r calor y extraer vapor de agua: en la primera categora, el calor se aade por contacto directoconairecalienteapresinatmosfrica,yelvapordeaguaformadoseeliminapor mediodelmismoaire;enelsecadoalvaco,laevaporacindelaguaseverificaconms rapidezapresionebajas,yelcalorseaadeindirectamenteporcontactoconunapared metlicaoporradiacin(tambinpuedenusarsebajastemperaturasconvacoparaciertos materialesquesedecoloranosedescomponenatemperaturasaltas);enlaliofilizacin,el agua se sublima directamente del material congelado. Secado en bandejas; en el secador de bandejas,que tambin se llama de anaqueles, de gabinete, o de compartimientos, el material,que puede ser un slido en forma de terrones o unapasta,seesparceuniformementesobreunabandejademetalde10a100mmde profundidad. Un secador de bandejas tpico, tal como se muestra en la figura , tiene bandejas que se cargan y se descargan de un gabinete. Un ventilador hace recircularaire caliente convaporparalelamente sobre la superficie de las bandejas. Tambin se usa calor elctrico, en especial cuando el calentamiento es bajo. Ms o menos del 10 al 20% del aire que pasa sobre las bandejas es nuevo, y el resto es aire recirculado . Despusdelsecado,seabreelgabineteylasbandejassereemplazanporotrascon msmaterialparasecado.Unadelasmodificacionesdeestetipodesecadoreseseldelas bandejasconcarretillas,dondelasbandejassecolocanencarretillasrodantesquese introducenalsecador.Estosignificaunconsiderableahorrodetiempo,puestoquelas carretillas pueden cargarse y descargarse fuera del secador . En el caso de materiales granulares, el material se puede colocar sobre bandejas cuyo fondo es un tamiz. Entonces, con este secador de circulacin cruzada, el aire pasa por un lecho permeableyseobtienentiemposdesecadomscortos,debidoalamayorreasuperficial expuesta al aire. Mtodos de Transferencia de Calor: Cuandoexisteunadiferenciadetemperaturaenuncuerpooentrecuerposde diferentestemperaturas,ocurreunatransferenciadecalor.Cuandoexisteunagradientede temperatura,enunmedioestacionario,quepuedeserunslidoounfluidoutilizamosel terminoconduccinparareferirnosalatransferenciadecalorqueseproduciratravsdelo medio.Encambio,elterminoconveccinserefierealatransferenciadecalorqueocurrir entreunasuperficieyunfluidoenmovimientocuandoestnadiferentestemperaturas.La tercera manera de transferencia de calorse denomina radiacin. Conduccin Alamedicindelapalabraconduccindebemosevocardeinmediatoconceptosde actividad atmica y molecular, pues hay procesos en estos niveles que sustentan este modo de transferenciadecalor.Laconduccinseconsideracomolatransferenciadeenergadelas partculasmasenergticasalasmenosenergticasdeunasustanciadebidoalas interacciones entre las mismas. Elmecanismofsicodeconduccinseexplicamsfcilmenteconsiderandoungasyusando ideas que le sean familiares, propias de su experiencia en termodinmica. Pienseenungasenelqueexisteungradientedetemperaturaysupongaquenohay movimientoglobal.Elgaspuedeocuparelespacioentredossuperficiesquesemantienena diferentestemperaturas,comosemuestraenlafigura1.Asociamoslatemperaturaen cualquierpuntoconlaenergadelasmolculasdelgasenlaproximidaddelpunto.Esta energaestrelacionadaconelmovimientotraslacinaleatorio,ascomoenlos movimientos internos de rotacin y vibracin de las molculas. Lastemperaturasmsaltasseasocianconlasenergasmolecularesmsaltasy, cuandolasmolculasvecinaschocan,comolohacenconstantemente,debeocurriruna transferenciadeenergadelasmolculasmsenergticasalasmenosenergticas.En presenciadeungradientedetemperatura,latransferenciadeenergaporconduccindebe ocurrirentoncesenladireccin dela temperaturadecreciente. Esta transferenciaes evidente enlafigura1.Lasmolculas,procedentesdearribaydeabajo,cruzanconstantementeel planohipottico en X0gracia a un movimiento aleatorio. Sin embargo, las molculas de arriba estn asociadas a una temperatura mayorque la que tienen las de abajo, en cuyo caso debe haberunatransferencianetadeenergaenladireccinpositivadeX.Sehabladela transferencianetadeenergadebidaalmovimientomolecularaleatoriocomounadifusinde energa. Conveccin Laconveccinesunprocesodetransportedeenerga,porlaaccincombinadade conduccindecalor,almacenamientodeenergaymovimientodemezcla.Cuandoel movimientodemezcladotienelugarexclusivamentecomoresultadodeladiferenciade densidades causado por los gradientes de temperaturas se habla de conveccin natural o libre. Cuando el movimiento de mezclado es inducido por algn agente externo, tal como una bomba o un agitador el proceso se conoce como conveccin forzada Conveccin libre En la conveccin libre, el movimiento del fluido se debe a la fuerza de empuje dentro de este, mientras que en la conveccin forzada se impone de forma externa. El empuje se debe a la presencia combinada de un gradiente de densidad del fluido y de una fuerza de cuerpo que es proporcional a la densidad. En la prctica, la fuerza de cuerpo normalmente es gravitacional, aunque puede ser una fuerza centrifuga en una maquinaria de fluido giratoria o de una fuerza de coriolis en movimiento atmosfricos y ocenicos rotacionales. En la conveccin libre, donde la gradiente de densidad se debe a un gradiente de temperatura y en donde la fuerza de cuerpo es gravitacional. Sin embargo, la presencia de un gradiente de densidaddefluidoenuncampogravitacionalnoaseguralaexistenciadecorrientesde conveccin libre. Conveccin forzada Laconveccinforzadaescuandoelflujoescausadopormediosexternos,comoun ventilador,unabombaovientosatmosfricos.Comoejemploconsidreseelusodeun ventiladorparaproporcionarenfriamientoporairemedianteconveccinforzadadelos componentes elctricos calientes sobre un arreglo de tarjetas de circuitos impresos Radiacin Laradiacintrmicaeslaenergaemitidaporlamateriaqueseencuentraauna temperatura finita. Aunque centraremos nuestra atencin en la radiacin de superficiesslidas, esta radiacin tambin puede provenir de lquidos y gases. Sin importar la forma de la materia, laradiacinsepuedeatribuiracambiosenlasconfiguracioneselectrnicasdelostomoso molculasconstitutivos.Laenergadelcampoderadiacinestransportadaporondas electromagnticas.Mientraslatransferenciadeenergaporconduccinoporconveccin requierelapresenciadeunmediomaterial,laradiacinnoloprecisa.Dehecho,la transferencia de radiacin ocurre de manera ms eficiente en el vaco. El nmero de Nusselt: Enelestudiodetransferenciadecalorporconveccin,estamosinteresadosendeterminarla razn de transferencia de calor entre una superficie slida y, un fluido adyacente, siempre que existaunadiferenciadetemperatura.Considereunfluidoquefluyesobreuncuerpo.Sila temperaturadelasuperficieTwylatemperaturadelvaporesT0,latemperaturadelfluido cercano a la frontera slida variar de alguna forma como la que se ilustra en la figura 1. Fig.1: Distribucin de Temperatura en un fluido fluyendo cerca de una frontera slida. Podemos expresar la razn de transferencia de calor, Q, de la siguiente manera : (1-2) En cuya expression: k = La conductividad trmica del fluido, Btu/h-pieF o bien W/m K, evaluada en y = 0, esto es, la interfase frontera slida-fluido, y = el valor del gradiente de temperatura en el fluido en y = 0. La coordenada y se mide a lo largo de la normal a la superficie. Si se combinan las ecuaciones (1-1) y (1-2), obtenemos: (1-2.a) O bien Si sedefine una distanciasin dimensionessegn= (y/Lc), en cuya expresinLces una longitud caracterstica, obtenemos : (1-3) O bien (1-3.a) Si se define una temperatura sin dimensiones,, segn = ( T To) / (Tw To), la expresin anterior se puede escribir como : (1.3.b) Lacantidad(hLc/k)queapareceenlaecuacinanterioresunacantidadsin dimensiones,querecibeelnombredenmerodeNusselt.ElnmerodeNusseltesel gradiente de temperatura sin dimensiones para el fluido, evaluado en la interfase pared-fluido. Escostumbreexpresarlascorrelacionesparatransferenciadecalorporconveccinforzada, analtica o experimental, en trminos de cantidades sin dimensiones tales como el nmero de Nusselt y el nmero de Reynolds. El nmero de Rayleigh: Latransicinenunacapalmitedeconveccinlibredependedelamagnitudrelativadelas fuerzasdeempujeyviscosasenelfluido.Seacostumbracorrelacionarsuocurrenciaen trminos del nmero de Rayleigh, que es simplemente el producto de los nmeros de Grashof y Prandtl. Para placas verticales el nmero de Rayleigh crtico es: vo|3, ,) (Prx T T gGr Rasc x c x= =El nmero Grashof: El nmero de Grashof juega el mismo papel en la conveccin libre que le nmero de Reynolds en la conveccin forzada. Este nmero indica la razn de las fuerzas de empuje viscosas que actan sobre el fluido. 2322) ( ) (v|v| L T T g L uuL T T gGrs oosL = |.|

\| =El nmero de Prandtl: Este nmero nos indica la razn de las difusividades de momento y trmica. ov = =kCpPrDifusividad Trmica: Mide la capacidad de un material para conducir energa trmica en relacin con su capacidad para almacenar la energa trmica. ||.|

\|=smCpK2o Coeficiente volumtrico de expansin trmica: Estapropiedadtermodinmicadelfluidoproporcionaunamedidadelacantidadporcual cambia la densidad en respuesta a un cambio de temperatura a presin constante. PT |.|

\|cc =|1 Los efectos de conveccin libre dependen obviamente del coeficiente de expansin |. Para un gas ideal RTP= T RT TPP1 1 12 = =|.|

\|cc = |T es temperatura absoluta. 5.DETALLES EXPERIMENTALES 5.1.MATERIALES Y EQUIPOS -Un secador de bandejas-Calefaccin elctrica de 10 Kw -Un equipo de Pitot para la medida de la velocidad de flujo de aire. -4 termmetros digitales -1 psicrmetro -1 cinta mtrica 5.2.PROCEDIMIENTO 1.Seprocedeaencenderelventiladorparaproporcionarundeterminadocaudalal secador. 2.Seactivaelcontrolautomticodetemperaturaesperandoquelatemperatura interna del secador se mantenga constante por un lapso de tiempo. 3.Luegodealcanzarlascondicionessealadas,seprocedeatomarlas temperaturas a la entrada y salida del secador. 4.As mismo, se toma la temperatura en la parte exterior de cada lado del secador y luego se toma un promedio; la cual representa la temperatura del medio ambiente. 5.Se hace la operacin para un solo caudal. MTODO ITERATIVO -Se asume una temperatura de la pared interna del secador (T1). -Se calcula la temperaturade la pelcula (Tf), y con ella se evala los nmeros de Reynolds y Prandlt. -Conociendoestosvaloressecalculaelcoeficientedetransferenciadecalorpor conveccin forzada (h0). -Se halla el calor cedido por el aire hacia la pared. -De la ecuacin (6) y reemplazando valores se halla (T4). -ConelvalordeT4,secalculalatemperaturadelapelcula(Tf),yseevalanlos nmeros de Grashoft y Prandlt.Dependiendo de la posicin de la placa se utiliza la ecuacin correspondiente para hallar el coeficiente de transferencia de calor por conveccin natural (h). -Se halla el calor perdido al medio ambiente a travs de la placa y se compara con elcalorperdidoporelairehacialaparedinterna.Sinosonigualesasumirun nuevo valor de T1 y repetir el procedimiento. 6. RESULTADOS Y DATOS EXPERIMENTALES TABLA N1 Condiciones de laboratorio Presin atmosfrica (mmHg) =757 Temperatura bulbo hmedo (C) =18.5 Temperatura bulbo seco (C) =21 TABLA N2 Caractersticas del secador Caractersticas Medidas Largo Altura Ancho 152cm 92.5cm 62cm TABLA N3 Datos experimentales de temperatura de las placas PlacaT(0C)PlacaT(0C)PlacaT(0C) 125.91724.83326.1 2251824.63525.2 324.71926.43625.4 425.82026.23726.9 5252126.43826.1 624.62226.63928 724.62325.24028.4 825.12430.14128.3 926.525274324.6 1025.22626.14424.6 11252725.64525.5 1226.62824.84624.7 1325.42926.74724.9 1425.53026.14825.5 1525.13124.74926.6 1624.73225.45025.2 TABLA N4 Datos experimentales Temperatura del aire hmedo a la entrada de la resistencia (0C)21 Temperatura del aire hmedo a la salida de la resistencia (C)50 Temperatura del aire hmedo en la entrada del secador57 Temperatura del aire hmedo a la salida del secador46 Temperatura del aire en reposo19 TABLA N5 Propiedades termofsicas a Tf Placas horizontales. PLACATf (K).10-6(m2/K).10-6(m2/K)K.10-3(W/mK)Pr (K-1) 31294.8521.8215.4325.890.710.0034 32295.221.8715.4625.920.710.0034 33295.5521.9115.4925.940.710.0034 35295.121.8515.4525.910.710.0034 36295.221.8715.4625.920.710.0034 37295.9521.9715.5325.980.710.0034 43294.821.8115.4325.880.710.0034 44294.821.8115.4325.880.710.0034 45295.2521.8715.4725.920.710.0034 46294.8521.8215.4325.890.710.0034 47294.9521.8315.4425.900.710.0034 48295.2521.8715.4725.920.710.0034 49295.821.9515.5225.960.710.0034 50295.121.8515.4525.910.710.0034 Placa vertical. PLACATf (K).10-6(m2/K).10-6(m2/K)K.10-3(W/mK)Pr (K-1) 1295.4521.9015.4925.940.710.0034 229521.8415.4525.900.710.0034 3294.8521.8215.4325.890.710.0034 4295.421.8915.4825.930.710.0034 529521.8415.4525.900.710.0034 6294.821.8115.4325.880.710.0034 7294.821.8115.4325.880.710.0034 8295.0521.8515.4525.900.710.0034 9295.7521.9415.5125.960.710.0034 10295.121.8515.4525.910.710.0034 1129521.8415.4525.900.710.0034 12295.821.9515.5225.960.710.0034 13295.221.8715.4625.920.710.0034 14295.2521.8715.4725.920.710.0034 15295.0521.8515.4525.900.710.0034 16294.8521.8215.4325.890.710.0034 17294.921.8315.4425.890.710.0034 18294.821.8115.4325.880.710.0034 19295.721.9315.5125.960.710.0034 20295.621.9215.5025.950.710.0034 21295.721.9315.5125.960.710.0034 22295.821.9515.5225.960.710.0034 23295.121.8515.4525.910.710.0034 24297.5522.1815.6726.100.710.0034 2529621.9715.5325.980.710.0034 26295.5521.9115.4925.940.710.0034 27295.321.8815.4725.920.710.0034 28294.921.8315.4425.890.710.0034 29295.8521.9515.5225.970.710.0034 30295.5521.9115.4925.940.710.0034 38295.5521.9115.4925.940.710.0034 39296.522.0415.5826.020.710.0034 40296.722.0615.6026.040.710.0034 41296.6522.0615.5926.030.710.0034 TABLA N6 Resultados obtenidos HORIZONTAL PLACAL (m)RaL(10;5)NuL h (W/m2K)Qp (W) 310.07642.5112.194.132.20 320.07642.8112.514.242.54 330.07643.1012.814.352.89 350.07642.7212.424.212.44 360.07642.8112.514.242.54 370.07643.4213.124.463.29 430.07642.4712.144.112.15 440.07642.4712.144.112.15 450.07642.8512.564.262.59 460.07642.5112.194.132.20 470.07642.6012.294.162.30 480.07642.8512.564.262.59 490.07643.3013.004.423.14 500.07642.7212.424.212.44 =35.45 VERTICAL PLACAL (m)RaL(10;5)NuL h (W/m2K)Qp (W) 10.312.0135.112.941.91 20.311.7633.982.841.61 30.311.6833.582.801.51 40.311.9834.992.931.88 50.311.7633.982.841.61 60.311.6533.442.791.47 70.311.6533.442.791.47 80.311.7934.112.851.64 90.312.1835.793.002.12 100.311.8234.242.861.67 110.311.7633.982.841.61 120.312.2035.903.012.15 130.311.8734.502.881.76 140.311.9034.622.891.79 150.311.7934.112.851.66 160.311.6833.582.801.52 170.311.7033.712.821.56 180.311.6533.442.791.49 190.312.1535.682.992.08 200.312.0935.452.972.01 210.312.1535.682.992.08 220.312.2035.903.012.15 230.311.8234.242.861.67 240.313.1339.143.303.45 250.312.3136.333.042.30 260.312.0735.342.961.98 270.311.9334.742.911.81 280.311.7033.712.821.54 290.312.2336.013.022.19 300.312.0735.342.961.98 380.312.0735.342.962.00 390.312.5837.323.132.69 400.312.6937.693.172.84 410.312.6637.603.162.80 65.99 TABLA N7 Perdida de calor en el secador Qpt (W)%calor perdido Conveccin libre101.432.20 Balance de energa 555.1712.03 7. DISCUSION DE RESULTADOS Las prdidas de calor en el secador obtenidas por el balance de energa es de 555.13Wy por conveccin libre es de 101.43W para el flujo mnimo; comparadas con el calor entregado por la resistencia, valores relativamente bajos debido a la presencia del aislante (asbesto). La diferencia entre los valores del calor perdido por las paredes del secador obtenidos por ambos mtodosse debe posiblemente a que se tomaron mal los datos de temperatura del aire a la entrada y salida del secador, as como la diferencia misma entre el anlisis hecho por ambos mtodos; el clculo de balance global representa la diferencia entre la entrada y la salida, mientras que por conveccin libre se analiza la transferencia por cada placa de pared del secador. Una vez conocido el calor perdido de cada placa se puede conocer la temperatura interna de las placas por conduccin, conociendo las conductividades del material. No se pudo determinar el coeficiente interno de transferencia ya que no se conoce exactamente la temperatura del aire, varia de 57 a 460C. 8. CONCLUSIONES -Las prdidas de calor obtenidos usando el balance de energa (555.17W) son mayores que los encontrados por conveccin libre (101.43W). y en relacin al calor contenido por el fluido: 2.20% para conveccin libre; y 12.03% para un balance de energa. -Para calcular las prdidas de calor en el secador influye el sentido en el que se encuentran las paredes de la cmara (vertical u horizontal). -Las prdidas de calor son inversamente proporcional al flujo de aire que circula en el secador. 9. RECOMENDACIONES -Esperar un tiempo prudencial hasta que el sistema se estabilice para iniciar la toma de datos. -Para tomar la temperatura externa de la pared se recomienda mantener el termmetro digital de forma perpendicular y mantener en forma aislada a la corriente de aire, ya que el aire del medio no est en total reposo y esto afecta las mediciones. -La mejor forma de obtener resultados ms aproximados es si lo trabajamos por tramos, partes, dividimos la pared en varios bloques y realizamos los clculos para cada bloque o placa, no es recomendable hacerlo para cada pared ya que se asume una temperatura constante en toda la superficie y eso es incorrecto. 10. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS FrankP.Incropera.Fundamentodetransmisindecalor.PRENTICEHALL.4Ta

Edicin, Mxico 1999.pag 499, 501. Ocon/Tojo,ProblemasdeInQumica(operacionesbsicas),AguilarS.Aediciones, 3raEdicin, tomo I.Espaa, 1974 pg.:217, 267. PerryJ,ChemicalEngineeringHandbook,7taEdicin,McGraw-Hill,NewYork 1999.

L=0.304m t=190C H=0.310m

1 25.90C 11.APENDICE EJEMPLO DE CLCULOS I.CALCULO DEL CALOR PERDIDOEN EL SECADOR 1.1. PARA LAS PLACAS VERTICALES Ejemplo de clculo para la placa No 1 Tenemosuncasodeconveccinlibreentrelasuperficieexternadelsecadoryelaire ambiente en reposo. A) caculo del nmero de Rayleigh. )L T (T gRa3sL=| Para: 0.310m H L0.7081 Pr0.0034K W/mK 10 25.94 K/s m 10 15.49 /s m 10 21.90 132 62 6= === = = = ( )( )( )( )( )( ) /s m 10 21.90 /s m 10 15.490.310m 6.9K 0.0034K 9.8m/sRa2 6 2 6 -3 1 2L = 7L10 2.02 Ra = 295.45K T219 25.92732T TTfSf= ++ ==B) caculo del nmero de nusselt. Empleamos la ecuacin propuesta por Churchill y Chu, para RaL 109 4/99/16Pr0.49211/4L0.67Ra0.68 u_NL((((((

|||.|

\|++ = ( )9 416 94 17L0.70810.492110 1.71 0.670.68 u_N///(((((

|||.|

\|+ + = 35.14 u_NL = C) clculo del coeficiente de conveccin interna Hu N KhL_s_= 0.310m35.14 W/mK 10 25.94h-3s_ = K 2.9404W/m h2s_= D) clculo del calor perdido por la placa ( ) = T T A h Qs1 s1 s1 1 ( )( ) 19 - 25.9 304 0 310 0 9404 2 Q1 = . . . W 9120 1 Q1. = Se hace el mismo clculo para todas las dems placas y obtenemos el calor perdido por las placas verticales. L=0.304m t=190C W=0.310m

31 24.70C 1.2. PARA LAS PLACAS HORIZONTALES Ejemplo de clculo para la placa No 31 A) caculo del nmero de Rayleigh. )L T (T gRa3sL=|

Para: ( ) 0.0767m 0.310) /2(0.304 0.310 304 0 A/P L0.7083 Pr0.0034K W/mK 10 25.89 K/s m 10 15.43 /s m 10 21.82 132 62 6= + = === = = =. ( )( )( )( )( )( ) /s m 10 21.82 /s m 10 15.430.0767m 5.7K 0.0034K 9.8m/sRa2 6 2 6 -3 1 2L = 5L10 15 2 Ra = . B) caculo del nmero de nusselt. Empleamos la ecuacin propuesta por Churchill y Chu, para RaL 109 4/99/16Pr0.49211/4L0.67Ra0.68 u_NL((((((

|||.|

\|++ = ( )9 416 94 15L0.70830.492110 15 2 0.670.68 u_N///.(((((

|||.|

\|+ + = 75 11 u_NL. = 294.85K T219 24.72732T TTfSf= ++ ==C) clculo del coeficiente de conveccin interna Hu N KhL_s_= 0.0764m75 1 1 W/mK 10 25.94h-3s_. = K 4.00W/m h2s_= D) clculo del calor perdido por la placa ( ) = T T A h Qs1 s1 s1 1 ( )( ) 19 - 24.7 304 0 310 0 00 4 Q1 = . . . W 143 2 Q1. = Se hace el mismo clculo para todas las dems placas y obtenemos el calor perdido por las placas horizontales.QPT=101.43W E)porcentaje de calor perdido 0100 perdido %calorQQPT =46 461643 101100 perdido %calor.. = % .20 2 perdido %calor = II CLCULO DEL CALOR PERDIDO DEL AIRE Para este clculo empleamos la entalpia especfica. i 0 0 i v g YiY ) T )(T Y Cp (Cp H + = C) (0 referencia de a temperatur T) (2502KJ/Kg agua del on vaporizaci de latente calor adsoluta humedad Y5KJ/KgK) vapor(1.84 del o respecific calo CpJ/KgK) gas(1.005K del especifico calor Cpo00ivg=== == De la cartapsicomtrica: Tbseco=21 oC Tbhmedo = 18.5 oC KgairesecoO KgH0.0135 Y2= Esta concentracin (humedad) se mantiene constante tanto en la entrada como en la salida del secador. i i YiY 2502 ) 0.0135)(Y 1.845 - (1.005 H + = 2.1.- Entalpia especifica a la entrada del secador: 0.0135 2502 ) 0.0135)(57 1.845 - (1.005 HY1 + = eco KJ/Kgaires 64 9 8 HY1. = 2.2.- Entalpia especifica a la salida del secador: 0.0135 2502 ) 0.0135)(46 1.845 - (1.005 HY2 + = eco KJ/Kgaires 86 8 7 HY1. = 2.3.- Calculo del flujo msico a)Densidad del aire hmedo (a.h.) HA: humedad absoluta Vh: volumen especifico De la cartapsicomtrica:Tbseco=21 oC VhHA 1+=Tbhmedo = 18.5 oC Kgairesecohumedo aire m0.83 Vh3= KgairesecoO KgH0.0135 HA2=3mdo Kgairehume2211 183 00.0135 1..=+=ah b)Fracciones msicas del aire seco (YA.S.) y del vapor de agua (Yagua) c)Viscosidad del Aire hmedo (a.h.) Y Y1 seco aireseco aireaguaaguaa.h+ =s mkg10 1.8340 10 1.810.987 10 9.930.01331 5humedo aire5 - 6 -a.h = += d)Velocidad mxima del aire hmedo (Vmax) ) h(g 2 C Vmp max = Donde: m : Densidad del lquido manomtrico. (Aceite, 866 Kg/m3) : Densidad del Fluido. (Aire hmedo, 1.221Kg/m3) g : Aceleracin de la Gravedad. h : Lectura del Manmetro Inclinado de Aceite (0.082 pulg aceite = 0.002082m aceite.) Cp.: coeficiente de Pitot= 0,98 Calculo de la velocidad puntual para la Frecuencia= 24 Hz .Para r = 0cm 5.27m/s1.22111.2211) (866 0.0020829.8 2 0.98 Vmax= =5.27m/s Vmax = 0.9867 Y 0.0133 1 Y 1 Y0.0133 Y 0.0135 10.0135H.A. 1H.A.Yai reseco agua seco ai reagua agua= = == +=+=e)Nmero de Reynolds Mximo (Remax) ahDVmaxRemx =Donde: ah = viscosidad del aire hmedo (1.8340x10-5Kg/ms) D=Dimetro del tubo pitot. (0.1130m) Reemplazando los datos, para una frecuencia de 24Hz tenemos a los siguientes: 510 1.834026.02 0.1130 1.2211Remx =Re mx. = 3.96x104 f)Velocidad Media (_V ) Con este dato interceptamos en la grafica (V/Vmax) vs Remax y obtenemos: 0,81VmaxV_=m/s 27 4 V_. = g)Flujo msico del Aire hmedo ah2_ah_ .4DV A V m = =2211 14(0.1130)27 4 m2.. . = /seg airehumedo 0.0523Kg m.= ahh)Flujo msico del Aire seco Y 11m m ah.as.+ =0135 0 110523 0 mas...+ = eg aireseco/s 0.0515Kg m.= as2.4 Calculo del calor perdido del aire ) H (H m QY2 Y1as.p =( )KgKJ78.86 64 9 8sKg0.0515 QP = . 7W 1 55 5 QP. = III) CALOR ENTRANTE DE AIRE )Y1as.0(H m Q =( )KgKJ64 9 8sKg0.0515 Qo. = W 46 4616 Q0. = IV) PORCENTAJE DE CALOR PERDIDO 0100 perdido %calorQQP =46 16 4617 555100 perdido %calor. .. = % .03 12 perdido %calor = UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Per, decana de Amrica) FACULTAD DE QUMICA E INGENIERA QUMICA E.A.P DE INGENIERA QUMICA (0.72) DEPARTAMENTO ACADMICO DE OPERACIONES UNITARIAS Laboratorio de ingeniera qumica I TITULO DE LA PRCTICA:-Determinacin de la prdida de calor en un secador de bandejas. PROFESOR: -Ing. Eustedio Tefilo Meneses Sols ALUMNOS: -Reynaldi Jimnez, Cristian06070113 -Saccsa tacas, Cesar 07070094 -xxxx, yonathan 06070 TURNO: -Lunes de 8:00am-2:00pm FECHA DE REALIZACIN: 7/11/2011 FECHA DE ENTREGA: 28/11/2011