Secado. evaporación en una corriente gaseosa. Calor Directo. Discontínuo o Lotes. Equipos. Calor Indirecto. Contínuo. Facultad de Ingenieria UBA 1

Transcripción

1 Secado Eliminación de la humedad de sólidos y/o líquidospor evaporación en una corriente gaseosa. Equipos Discontínuo o Lotes Contínuo Calor Directo Calor Indirecto Facultad de Ingenieria UBA 1

2 Secado Definiciones Humedad Base Seca: X = kg agua / kg sólido seco Humedad Base Húmeda: x = kg de agua / kg de sólido húmedo = kg. H2O. = X / (1 + X) Kg. Sól. Seco + kg Agua Humedad Ligada Humedad No Ligada Humedad No Ligada: Humedad que ejerce una presión de vapor de equilibrio igual a la del líquido puro (a T cte.) Humedad Ligada: Humedad que ejerceuna presión de vapor de equilibrio menor a la del líquido puro (a T cte.) Humedad Libre: Humedad en exceso de la humedad de equilibrio: ( X X* ). Solo puedo eliminar la humedad libre Humedad de equilibrio: Humedad de un sólido que está en equilibrio con un gas de una dada dd presión parcial de vapor (o de una dada humedad relativa). Facultad de Ingenieria UBA 2

3 Secado X* f(temperatura, tamaño de partícula, a (m 2 /m 3 ), etc) Facultad de Ingenieria UBA 3

4 Secado Discontinuo (por lotes) Ajuste inicial Se desprecia Nc cte Se elimina humedad no ligada. Evaporación en la superficie Secado post crítico se elimina humedad no ligada e inicio humedad ligada Secado post crítico Se elimina humedad ligada. Evaporación en el interior del sólido Facultad de Ingenieria UBA 4

5 Secado Discontinuo (cont.) Velocidad dde Secado Facultad de Ingenieria UBA 5

6 Secado Discontinuo (cont.) Período de Velocidad Constante (B C) Período de Velocidad Decreciente (C E) Integración gráfica Facultad de Ingenieria UBA 6

7 Secado Discontinuo (cont.) Período de Velocidad Decreciente (C E) Facultad de Ingenieria UBA 7

8 Secado Discontinuo (cont.) Período de Velocidad Decreciente (C E) Facultad de Ingenieria UBA 8

9 Secado Discontinuo (cont.) Circulación tangencial del aire Si el calor necesario para realizar la evaporación del agua es aportado exclusivamente por el aire, por convección desde el gas: Solo para Nc = cte Linea psicrométrica Facultad de Ingenieria UBA 9

10 Secado Discontinuo Circulación tangencial (cont.) Si hay varios mecanismos paralelos de transferencia de calor, la temperatura del sólido será distinta de la temperatura de bulbo húmedo ts tw. Facultad de Ingenieria UBA 10

11 Circulación tangencial (cont.) T G = temperatura del gas T S = temperatura del sólido T R = temperatura de la superficie radiante h c = coeficiente de convección de la bandeja A = área de secado A u = área de no secado (bandeja) A m = área media del sólido k m = conductividad de la bandeja k s = conductividad del sólido Z S = altura de sólido que se esta secando Z M = altura de sólido que no se está secando Facultad de Ingenieria UBA 11

12 Circulación tangencial (cont.) Carta psicrométrica Y s = f (Ts) 2 ec. c/ 2 incógnitas Y s y Ts Correlaciones para h: Valores experimentales. G (kg/seg m 2 ) Facultad de Ingenieria UBA 12

13 Circulación Transversal El calor de evaporación proviene fundamentalmente del gas que se enfría (línea psicrométrica.) La humedad en el lecho es función de la posición y del tiempo. (4) (1) (3) (4) (2) (1) 1. Humedad inalterada X = Xinicial 2. X > Xc aún queda humedad no ligada 3. X* < X < Xc zona donde aún tenemos humedad No ligada 4. X = X*. Zona seca donde no queda humedad libre. Facultad de Ingenieria UBA 13

14 Circulación Transversal (cont.) Secado de Humedad No Ligada En general no sale saturado 1 Para un dz de lecho Facultad de Ingenieria UBA 14

15 Circulación Transversal (cont.) Combinando con 1 donde Facultad de Ingenieria UBA 15

16 Circulación Transversal (cont.) Correlaciones para calcular N tg Considerando 0,07 mm < dp < 2,03 mm y Zs > 11,4 mm Considerando 3,2 mm < dp < 20 mm y 10 mm < Zs < 64 mm Facultad de Ingenieria UBA 16

17 Secado Continuo Equipo pequeño en comparación con las cantidades de sólidos a secar. Operación integrada al proceso Secado uniforme Costo unitario es bajo Ss = kg ss / m 2 * h H s = entalpía del sól. Humedo con respecto al sól. seco (kj/kg ss) C s = cap. calorífica ss (kj/c*kg ss) C A = cap. calorífica líquido (kj/c*kg liq.) AH A = calor de humidificación BM) BE) Facultad de Ingenieria UBA 17

18 Secado Continuo Alta Temperatura Zona I: Precalentamiento (no se considera secado) Zona II: la temperatura del sólido se mantiene cte mientras se elimina humedad no ligada superficial. En B se alcanza la humedad crítica (X c ) Zona III: Secado de superficie con manchas secas y de humedad no ligada. Facultad de Ingenieria UBA 18

19 Secado Continuo Alta Temperatura Evolución D C 1 = secado adiabático Si q r y q k = 0 la temperatura del sólido coincide con tsa = tw del gas. Evolución D C 2 = secado con pérdidas de calor Evolución D C 3 = secado con aporte de calor Evolución D C 4 = secado con temperatura de gas cte. Facultad de Ingenieria UBA 19

20 Secado Continuo Alta Temperatura Balance de entalpía para un dz del secador q G calor cedido por el gas q calor entregado al sólido Q pérdidas de calor llamando dt G caída de temperatura debido a dq (excluye pérdidas) Si U = cte con Z = N tog * H tog 1,5 < NOG = N OGi < 2,5 Flujograma Facultad de Ingenieria UBA 20

21 Secado Continuo Baja Temperatura secador Túnel o de cinta (las condiciones del gas varían punto a punto) La zona I se desprecia La zona II se elimina humedad no ligada La zona III se elimina humedad no ligada y ligada En la zona II: X > X C N = Nc = k Y (Y s Y ) Del BM diferencial Facultad de Ingenieria UBA 21

22 Secado Continuo Baja Temperatura secador Túnel o de cinta (cont.) Si no existe radiación, ni conducción, ni pérdidas Ys = Yw (secador adiabático) En la zona III: X < X C Suponiendo N linealmente decreciente Facultad de Ingenieria UBA 22

23 Secado Continuo Baja Temperatura secador Túnel o de cinta (cont.) 2 variables Y, X BM vincula las variables X* despreciable y Ys = Yw = cte. Facultad de Ingenieria UBA 23

24 Secado Continuo Baja Temperatura secador Túnel o de cinta (cont.) Contracorriente Co corriente Facultad de Ingenieria UBA 24

25 Secador de circulación transversal Facutad de Ingenieria UBA 25

26 Secador de bandejas Secador de circulación transversal Secador de circulación transversal Facutad de Ingenieria UBA 26

27 Secador Transversal Secador Turbo Facutad de Ingenieria UBA 27

28 Secador Transversal Secador Rotativo Facutad de Ingenieria UBA 28

29 Secador Rotativo Facutad de Ingenieria UBA 29

30 Facutad de Ingenieria UBA 30

31 Flujograma Secador Rotatorio Facultad de Ingenieria UBA 31

32 Flujograma Secador Rotatorio Facultad de Ingenieria UBA 32