ENFRIAMIENTO DE AGUA

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Germán Navarro Rivas
hace 6 años
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2 ENFRIAMIENTO DE AGUA En este tipo de operaciones aire-agua, la fase gaseosa se considera una mezcla de dos componentes: 1) aire y 2) vapor de agua. De manera más adecuada en estos procesos a la fase gaseosa se denomina aire seco y será la base de cálculo en la solución de problemas en los procesos de humidificación y deshumidificación.

3 HUMIDIFICACIÓN Si obedece las leyes de los gases ideales: Ley de Dalton de las presiones parciales: La presión parcial, P se define como la presión que ejerce cada gas si ocupase por si sólo el volumen de la mezcla. Depende de la (P y T) del sistema Se determina: "la presión total (PT) de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de cada gas que la componen

4 BALANCES DE MATERIA Y ENERGIA EN UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

5 HIGRÓMETRO LAS TEMPERATURAS DE BULBO HÚMEDO ESTÁN RELACIONADAS CON LA VELOCIDAD DE TRANSFERENCIA SIMULTÁNEA DE CALOR Y MATERIA. LA VELOCIDAD DE TRANSFERENCIA SIMULTÁNEA DE CALOR Y MATERIA. Cuando la temperatura de bulbo húmedo ya no cambia llega al equilibrio TEMPERATURA DE BULBO HÚMEDO (Tbh o Tw) La ΔT entre: Tbs ytbh se conoce como depresión del bulbo húmedo. TEMPERATURA DE BULBO SECO (Tbs) Transferencia de calor sensible entre el aire y la gasa húmeda Qs v v Transferencia de masa por evaporación del agua de la gasa al gas. Qλ (CAMBIO DE FASE) Provoca disminución en la temperatura del agua en la gasa.

BAJO CIERTAS CONDICIONES DE PRESIÓN Y TEMPERATURA, CUANDO Na POR EVAPORACION = Na POR CONDENSACIÓN,

6 TERMODINÁMICA DE UNA MEZCLA GAS-VAPOR EQUILIBRIO DINÁMICO TODOS LOS LÍQUIDOS SE EVAPORAN, ALGUNOS MÁS RÁPIDO QUE OTROS. BAJO CIERTAS CONDICIONES DE PRESIÓN Y TEMPERATURA, CUANDO Na POR EVAPORACION = Na POR CONDENSACIÓN, SE LLEGA AL EQUILIBRIO DINÁMICO. Cuando llega a ese estado se dice que el gas está saturado LA PRESIÓN QUE EJERCEN ESAS MOLECULAS EN EL GAS SE CONOCE COMO PRESION DE VAPOR: P 0 = f(tbh )

CONCEPTOS BÁSICOS: AIRE-AGUA Humedad en la saturación (Y s ) Punto de rocío. Es la temperatura que alcanza la masa de gas húmedo en la saturación por enfriamiento a humedad y presión constante.

7 CONCEPTOS BÁSICOS: AIRE-AGUA Humedad en la saturación (Y s ) Punto de rocío. Es la temperatura que alcanza la masa de gas húmedo en la saturación por enfriamiento a humedad y presión constante. Una vez alcanzada Humedad absoluta o Humedad másica Mv Mv p Y Ym * Mg Mg P Otra forma de expresar la Humedad absoluta es en función de humedad molar: v p v esta temperatura, si se continúa enfriando la mezcla se irá condensando el vapor, persistiendo las condiciones de saturación. Calor específico del gas húmedo Volumen húmedo. Entalpía especifica

8 TEORÍA: TEMPERATURA DE BULBO HÚMEDO CALOR SENSIBLE (Qs ) TRANSFERIDO A LA GASA DEL BULBO HÚMEDO: Donde: Qs = hc A(T TW) (1) hc es el coeficiente de transferencia de calor A: área de contacto (T-T w): Gradiente de temperatura entre el aire y bulbo húmedo MASA TRASNFERIDA DE LA GASA AL GAS: MA=ky*PMAGUA*A(YW Y) (2) Qλ = MA λ (3) ES EL CALOR LATENTE POR EVAPORACIÓN DE LA MASA DE AGUA LÍQUIDA CONTENIDA EN LA GASA Y QUE SE TRANFIERE AL GAS IGUALANDO (1) Y (2) E INTRODUCIENDO MA λ Y COMO EL AREA DE CONTACTO ES LA MISMA SE OBTIENE EC 4: hc(t Tw)= ky*pmagua(yh Yi)*λ (4)

9 RELACIÓN DE LEWIS REAGRUPANDO LA ECUACIÓN (4) SE OBTIENE: (ECUACION DE LA LINEA DE BULBO HÚMEDO TW.) LA DEPENDENCIA DE LA HUMEDAD Y TEMPERATURA, DEPENDEN DE LOS COEFICIENTES DE DIFUSION TÉRMICA Y DE LA DIFUSIÓN MÁSICA EL FACTOR: hc/ky*pmagua, SE CONOCE COMO RELACION DE LEWIS DE DATOS EXPERIMENTALES PARA AIRE SECO Y OTROS GASES SE OBTIENE LA CORRELACIÓN: (hc/ky*pmagua)=0.293(nsc) 0.56

10 (hc/ky*pmagua)=0.293(nsc) 0.56 Si NSc = 0.7 Sustituyendo: 0.293(0.7) 0.56 = 0.24 =CH del gas seco Verificar siguiente gráfica:

11 Balance de ENERGIA: A: Aire entrada T A ( o C) Y A (kg H2O/kg AS) A (kg AS / h) DH 1 =0 Aire Seco T A ( o C) A (kg AS/h) Vapor de Agua T A ( o C) A Y A (kg H2O / h) DH 3 DH 4 Aire Seco T B ( o C) B=A (kg AS/h) Vapor de Agua T B ( o C) A Y A (kg H2O / h) DH 6 =0 B: Aire salida T B ( o C) Y B (kg H2O/kg AS) B=A (kg AS/h) DH 2 =0 Agua Liq que se evapora T C ( o C) A (Y B -Y A ) (kg/h) DH 5 Vapor de Agua T B ( o C) A (Y B -Y A ) (kg /h) C: Agua Liq entrada T C ( o C) C (kg / h) Arrastre (Agua Liquida) T C ( o C) B agua (kg / h) Agua Liq que termina en la Salida T C ( o C) D (kg / h) DH 7 DH 8 Arrastre (Agua Liquida) T B ( o C) B agua (kg / h) D: Agua salida T D ( o C) D (kg / h) DH 1 = 0.00 DH 3 = A Cp aire ( T B - T A ) DH 2 = 0.00 DH 6 = 0.00 DH 4 = A Y A Cp V agua ( T B - T A ) DH 5 = A (Y B - Y A ) { Cp L agua ( T o - T C ) + l To + Cp V agua (T B - T o ) } DH 7 = (C - D - A (Y B - Y A )) Cp L agua ( T B - T C ) DH 8 = D Cp L agua ( T D - T C )

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