UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA BALANCE DE MATERIA Y ENERGÌA EN UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO DE AGUA
LABORATORIO DE INGENIERÍA QUÍMICA 1 ALUMNO: VALENTE RAMÍREZ LUIS ÁNGEL PROFESOR: HÉCTOR GERARDO MÉNDEZ FREGOSO GRUPO 19
! "# O$%&'(# "#) *1+
PROBLEMA Encontrar el flujo de aire (m 3/h) necesario para enfriar 4.35 L/min de agua, de una temperatura cercana a 48° hasta !8° en una torre de enfriamiento. E"plore por lo menos tres flujos de aire en el inter#alo de $% a 3&% m3/h. 'esol#er los alances de materia energ*a en la torre de enfriamiento para cada flujo de aire conteste las siguientes preguntas+ a) -u cantidad de agua se e#apora se transfiere al aire en g/h0 ) -u cantidad de energ*a pierde el agua se transfiere al aire en 1cal/h0 c) -u cantidad de agua se pierde por arrastre en g/h0 d) u2l es la influencia del flujo de aire en el enfriamiento del agua en la cantidad de agua e#aporada0
DATOS EXPERIMENTALES
Tabla 1. Información experimental No. de Corrida
1
Tiempo [min]
T #alida ["C]
T$% Aire entrada ["C]
T$& Aire entrada ["C]
T$% Aire %alida ["C]
T$& Aire %alida ["C]
T$% Aire am$iente ["C]
2
T$& Aire am$ie ["C]
,-./
1**
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0
10
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*
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.1
1
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.-.
*-!
1,-
4.35
100
46
30
30
20
43.3
36.9
20.5
14.6
1*
,-./
**
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0
1
,*-
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0
1
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*-!
1/-1
4.35
200
46
27
29
21
40.3
34.6
20.6
15 .
1*
,-./
.**
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,
0
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,
0
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.!-1
.-1
1-
1/-/
Promedi o
3
Flujo de T 2 aire Entrada entrada ["C] [t!/min]
1*
Promedi o
2
Flujo de 2 entrada [L/min]
Promedi o
4.35
No. de Corrida
300
Tiempo [min]
1
1* * .*
2
1* * .*
Promedio
Promedio 3 Promedio
1* * .*
46.1
24
Humedad relativa entrada 54.2 54.1 53.4 53.9 54.3 55.2 54.6 54.7 53.8 52.7 52.7 53.1
29
20.5
37.9
31.9
Humedad relativa salida 70.7 70.9 64.4 68.7 82.1 67.6 67.7 72.5 67.6 66.9 67.9 67.5
Tiempo de acumulación de aua en el tan!ue receptor Tiempo(seg) Corrida1 Corrida2 Corrida3 1 53.73 53.45 54.93 2 53.03 54.20 55.25 54.35 53.42 54.63 3 4 53.81 53.48 53.87 Promedio 53.71 53.3 54.7
CUESTIONARIO 1. R#2(#3#4%5( 6#"754%# &4 "758(565 "# 9&; 3762)7<$5"; #) 2(;$#3; "#)
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21.5
15 .
2. P5(5 $5"5 &45 "# )53 $;((7"53 #=#$%&5( );3 $)$&);3 "# '5)54$# "# 65%#(75 >
#4#(85 $;43&)%5( #) 54#;"alance de materia#
A7(# 3#$;: A8&5: A8&5 #52;(5"5:
AB CAYA DBYB B58&5 A Y B JYA
"alance de ener$a#
KH1 *-* 2;( 3# 3#25(54 );3 $;62;4#4%#3 "# &45 $;((7#4%# 853#;35 > #) $5);( "# 6#$)5"; 25(5 853#3 #3 $#(;KH *-* 2;( );3 #3%5";3 747$75) > <45) 3;4 58&5 2&(5 5 )5 67365 %#62#(5%&(5KH. A C257(# TBTA KH, A YA C2V58&5 TBTA KH/ A YB YA C2LAGUA T*TC KT; C2V58&5TBT* KH+ *-* P;( 3# 6#$)54 $;((7#4%#3 853#;353 5 )5 67365 %#62#(5%&(5 > #) $5);( "# 6#$)5"; 25(5 853#3 #3 $#(; KH B58&5 C2LAGUA TBTC KH! D C2LAGUA TDTC
KH1 KH KH. KH, KH/ KH+ KH KH! T(543=#(#4$75 "# $5);( "#) #%#(7;( 5 )5 %;((# "# #4=(7567#4%; CONTESTE LO SIGUIENTE 1. C6; 5"7#(%# 3# 5)$545 #) (876#4 2#(654#4%# #4 )5 ;2#(5$74 "# )5
%;((# C&54"; 4; 3# 52(#$7# &4 $56'7; #4 )53 5(75')#3 "#) 373%#65 5 ); )5(8; "#) %7#62;- S# 5)$545 $&54"; )5 %#62#(5%&(5 "#) 58&5 "# 35)7"5 53 $;6; )53 ;%(53 %#62#(5%&(53 6#"7"53 '&)';3 6#";3 > 3#$;3 >5 4; $56'75@ > 25(5 #)); "#56;3 ;2#(5( )5 %;((# 5)(#"#";( "# 1/ 674&%;32. C&4%;3 8(5";3 $#4%8(5";3 3# #4=(7 #) 58&5 C6; 3# ))565 #3%#
74%#(5); "# %#62#(5%&(5 P5(5 $5"5 $;((7"5: C;((7"5 1: 1+WC@ C;((7"5 : 10WC > C;((7"5 .: -1WC 3. U%7)75( )5 $5(%5 "# &6#"5" > &4 6%;"; 545)%7$; #( 54#; 25(5
"#%#(6745( #) 57(# 56'7#4%# > #) "# 35)7"5 "# )5 %;((#: E) 2&4%; "# (;$;: A45)%7$ 56#4%# 3# 35'# #3%# 2&4%; $;((#32;4" # 5 )5 2(# 37 4 "# 52;( "#) 58&5 $&54"; #) 57(# #3% 35%&(5"; $;6; #3 #3%# $53;@ > #3%5 2(#374 3# $5)$&)5 $;4 )5 #$&5$74 "# A4%;74# L5 &6#"5" (#)5%75: R#=#(7"5 5 )5 (#)5$74 "# Y 35% 8A8&58AH 5 $;4"7$7;4#3 "# 35%&(5$74- U354"; )5 $5(%5•
L5 &6#"5" 5'3;)&%5: R#=#(7"5 5 )5 (#)5$74 "# Y 8A8&58AS #4 $;4"7$7;4#3 4;(65)#3- U354"; )5 $5(%5 237$;6%(7$5 3# (#<#(# 5 )5 &6#"5" (#873%(5"5 $;4 )5 %#62#(5%&(5 "#) '&)'; 6#"; > )5 )4#5 "# &67"7<$5$74 5"75'%7$5-
D#32#56;3 > %#4#6;3
[
(
P° Entrada =exp 12.04 −
[
(
P° Salida =exp 12.04 − Ptotal =1.01325¯¿
4030.178 319.15 −38.043
4030.178 300.15−38.043
)]=
)]=
0.1005¯¿
0.03557 ¯ ¿
B P° =exp A − T +C
[ ( )]
( y 1 )sat=
( P M1) P ° P ° sat ;Y = P ( P M 2 ) ( P− P ° ) 0.1005 ¯¿
¿
29 g ( 1.01325−0.1005) ¯¿=0.068 kgagua mol kgaire seco 18 g ¿ mol Ysat entrada=¿
¯¿ ¿ 29 g ( 1.01325−0.03557) ¯¿= 0.02266 kgagua 0.03557
mol
kg aire seco
18 g
¿
mol Ysat Salida=¿ 4. C;625(5( )5 &6#"5" 5'3;)&%5 "#) 57(# 5 )5 #4%(5"5 > 5 )5 35)7"5 "# )5 %;((#@
5 & 3# "#'# )5 "7=#(#4$75 L5 &6#"5" #4 )5 35)7"5 "# )5 %;((# #3 65>;(@ "#'7"; 5 5) 5&6#4%5( )5 %#62#(5%&(5 "#) 57(#@ #3%# 74$(#6#4%5 3& $525$7"5" "# %(5432;(%5 52;( "# 58&5@ #4 ;%(53 25)5'(53@ 5) #)#5( )5 %#62#(5%&(5 "#) 57(# > 5) #3%5( #4 $;4%5$%; $;4 58&5@ 3# "5 &4 4; #&7)7'(7;@ 2(;;$54"; )5 &6#"5" "#) 57(# 5 )5 35)7"5 3#5 65>;(5. C5)$&)5( #) 9&; 637$; "# 57(# > );3 9&;3 637$;3 "# 58&5 5 )5 #4%(5"5 > 5
)5 35)7"5 "# )5 %;((# "# #4=(7567#4%;-
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3# "#'# )5 "7=#(#4$75 E) 9&; 637$; 5 )5 #4%(5"5 #3 6#4;(@ "#'7"; 5 @ "&(54%# #) 74%#($56'7; "# $5);( #4%(# )5 $;((7#4%# "# 58&5 > )5 $;((7#4%# "# 57(#[ &45 25(%# "#) $5);( 3#437')# "#) 58&5@ 3# %(543=;(65 5 $5);( )5%#4%# > #) 58&5 3# #52;(5@ 67#4%(53 ;%(5 25(%# "#) 58&5 3# 27#("# 2;( 5((53%(# "# 52;(- E) 58&5 9&># 63 (27"; $&54"; #3% $5)7#4%# $&54"; #3% =(5 >5 (#$;("54";@ )5 73$;37"5" #3 &45 6#"7"5 "# )5 (#373%#4$75 "# );3 )&7";3 5 9&7(@ $&54%; 63 73$;3; #3 &4 )&7";@ 63 )#4%; #3 3& 9&;- L5 73$;37"5" "# &4 )&7"; 3)# "73674&7( $;4 #) 5&6#4%; #4 )5 %#62#(5%&(5- L;3 )&7";3 $;4 =(53 74%#(6;)#$&)5(#3 =(%#3
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Corrida No. + 2 ! Promedio + 2
T '2O Entrada ()C* 4 4 4 ,4 4
! Promedio + 2 ! Promedio
4
,4 4 4 ,-
T '2O #alida ()C* 3% 3% 3% ! ! !
! 2 !4 !4 !4 2,
P5(5 )5 $;((7"5 1@ 57(# 5 )5 #4%(5"5 1** 6. $%&'o( )*+,- C)!+&! / A)!ir/ / )!ir/ (!% D)!+&! (!%
+1 11/ 110-+/ 257.67998 1
P5(5 )5 $;((7"5 @ 57(# 5 )5 #4%(5"5 ** 6. $%&'o( )*+,- A)!+&! / )!ir/ / C)!ir/ (!% D)!+&! (!%
+1 .,/ ./*-/ 255.243633
P5(5 )5 $;((7"5 .@ 57(# 5 )5 #4%(5"5 .** 6
.
$%&'o( )*+,- C)!+&! / A)!ir/ / )!ir/ (!% D)!+&! ( !%
+1 .* ./-!* 255.1941933
C;6; 2;"#6;3 4;%5( 5) 6;6#4%; "# 4; %;65( #4 $%5 );3 "5%;3 #3%5'54 3&#%;3 5 65>;( #((;(@ 3# ;'%7#4# &45 $;((7#4%# "# 58&5 "# 35)7"5 5 "73674&>#4"; $;4=;(6# #4%(5 63 57(# 5 )5 %;((# ); $&5) 25(#$# 63 $;#(#4%# );3 "5%;3 ;'%#47";3 #2#(76#4%5)6#4%#
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28=−5,339ln ( x )+ 54,778 3
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