Practica 5 Humidificación

Laboratorio de Operaciones de Separación Práctica No. 5 Humidificación “

”

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA I.Q. EDUARDO MARTÍNEZ DEL CAMPO. EQUIPO 7 INTEGRANTES: BAUTISTA PICHARDO EDGAR HERNÁNDEZ DÍAZ CHRISTIAN MIRANDA VILLATORO ULISES SALINAS TAVIRA ARMANDO SÁNCHEZ TAVIRA ARTURO

Humidificación Laboratorio de Operaciones de Separación

ÍNDICE

OBJETIVO…………………………………………............. ...............................3 INTRODUCCIÓN…...…………………………………………………………….. 3 METODOLOGÍA…………………………………………………………………..5 MATERIAL…………………………………..…………………………………….. 6 DIAGRAMA DE EQUIPO………………………………………………………… 6 DATOS EXPERIMENTALES……………………..……………………………... 7 MEMORIA DE CÁLCULO……………………………………………………….. 8 RESULTADOS………………………………………………………………….. 11 ANÁLISIS DE RESULTADOS…………………………………………………. 11 CONCLUSIONES…………………………………………………………… .….12 BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………… ......12

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Humidificación OBJETIVOS 1.- Registrar los valores experimentales de temperaturas de bulbo seco y bulbo húmedo para la fase gaseosa a la entrada y salida de la torre así como la temperatura de la fase líquida a la entrada y salida de la torre, variand o en cada una de las corridas el flujo de ambas fases. 2.- Con los datos experimentales obtenidos determinar el número de unidades globales de transferencia de entalpía del gas, la altura de una unidad global de transferencia entálpica y el coeficiente volumétrico de transferencia de masa global para la fase gaseosa. INTRODUCCIÓN La humidificación es una operación unitaria es una op eración unitaria en la que tiene lugar una transferencia simultanea de materia y calor sin la presencia de una fuente de calor externa. De hecho siempre que existe una transferencia de materia se transfiere también calor. Pero para operaciones como extracción, adsorción, o lixiviación, la transferencia de calor es de menor importancia como mecanismo controlante de velocidad frente a la transferencia de materia. Por otro lado, en operaciones como ebullición, condensación, evaporación o cristalización, las transferencias simultáneas de materia y calor pueden determinarse considerando únicamente la transferencia de calor procedente de una fuente externa. La transferencia simultánea de materia y calor en la operación de humidificación tiene lugar cuando un gas se pone en contacto con un líquido puro, en el cual es prácticamente insoluble. Este fenómeno nos conduce a diferentes aplicaciones además de la humidificación del gas, como son su deshumidificación, el enfriamiento del gas (acondicionamiento de gases), el enfriamiento del líquido, además de permitir la medición del contenido de vapor en el gas. La humidificación es una operación que consiste en aumentar la cantidad de vapor presente en una corriente gaseosa; el vapor puede aumentar pasando el gas a través de un líquido que se evapora en el gas. Esta transferencia hacia el interior de la corriente gaseosa tiene lugar por difusión y en la interface hay, simultáneamente, transferencia de calor y de materia.

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Los procesos que tiene lugar en la operación de humidificación son: 1.- Una corriente de agua caliente se pone en contacto con una de aire seco (o con bajo contenido en humedad). 2.- Parte del agua se evapora, enfriándose así la interface. 3.- El seno del líquido cede entonces calor a la interface, y por lo tanto se enfría. 4.- A su vez, el agua evaporada en la interface se transfiere al aire, por lo que se humidifica. Humedad molar o saturación molar: Relación entre el número de moles de vapor y de gas contenido en una determinada masa gaseosa.

 =  /  =  /  =  / – 

Humedad absoluta o saturación absoluta:

Relación entre el peso de vapor y el peso de gas contenido en una masa gaseosa.

 = ( / ) ∗ 

Mv y Mg son, respectivamente, las masas moleculares del vapor y del gas. Humedad relativa o saturación relativa: Cociente entre la presión parcial del vapor y la tensión del vapor a la misma temperatura.

 =  / ∗

Humedad porcentual o saturación porcentual: Relación entre la humedad existente en la masa gaseosa y la que tendría si estuviera saturada.

 =  / ∗ = ( /  ∗) ( – ∗/ – )

La presión de vapor o más comúnmente presión de saturación es la presión a la que a cada temperatura las fases, líquida y vapor, se encuentran en equilibrio; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. En la situación de equilibrio, las fases reciben la denominación de líquido saturado y vapor saturado Página 4


METODOLOGÍA

1.- Verificar que la válvula de recirculación se encuentre abierta y la válvula que se encuentra a la salida de la bomba se encuentre totalmente cerrada a fin de hacer recircular el fluido.

2.- Encienda la bomba centrifuga.

3.- Regular las dos válvulas (la de recirculación y la de salida del liquido de la bomba) a fin de ajustar la caída de presión en el manómetro de mercurio a la presión deseada.

4.- Encender el compresor y regular la presión de salida.

5.- Una vez cargado el compresor, Abrir válvula de entrada hacia el rotámetro del flujo de aire.

6.-Variar el flujo de aire medido, por medio del rotámetro.

7.- Variar el flujo másico de la fase líquida registrando el Δh del manómetro diferencial de mercurio ubicado en la placa de orificio.

9.- Abrir la válvula inferior del tambo a fin de descargar el fluido restante asegurándose que quede limpio el tambo, recuperar el solvente en un contenedor

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8.- Con la ayuda de un psicrómetro tomar lecturas de temperaturas de bulbo seco y de bulbo húmedo de la fase gaseosa a la entrada y salida de la columna.

10.- Apague la bomba.


MATERIAL -

Bata DIAGRAMA DE EQUIPO

Figura 1. Torre de Absorción.

Número 1 2 3 4 5 6 7 8

Nombre del Equipo Tambo de 222 litros de capacidad Tanque de alimentación cilíndrico. Bomba centrifuga Placa de orificio. Columna de absorción. Compresor Rotámetro de aire. Tubería de descarga de ½” acero galvanizado

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DATOS EXPERIMENTALES Z=3.44m Área transversal= 0.0232 m2

Corrida

Flujo aire

T° entrada del aire [°C]

T° salida del aire [°C]

∆P del

líquido

[Lb/h]

B.S.

B.H.

B.S.

B.H.

[inHg]

1 2 3

50 75

14 14

11 11

19 15

12 12

2

100

12

2

105

11 11

15

4

14 14

15

12

2

5

50

12

4

75

11 11

14.5

6

14 14

15

12

4

7

100

14

11

15.5

12.5

4

8

110

14

11

15.5

12.5

4

9

50

14

11

15

12

6

10

75

14

11

15

12

6

11

100

14

11

15

12

6

12

110

14

11

15

12

6

13

50

14

11

14.5

12.5

8

14

75

14

11

15

12

8

15

97

14

11

15.5

12.5

8

16

120

14

11

16

12

8

17

50

14

11

15.5

12.5

10

18

75

14

11

15.5

12.5

10

19

100

14

11

15

12.5

10

20

125

14

11

15

12.5

10

Tabla 1. Resultados

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2


MEMORIA DE CÁLCULO

Datos z=3.44 m Área= 0.0232 m2 Presión de agua= 2 in Tentradabs= 14°C Tentradabh= 11°C Tsalidabs= 19°C Tsalidabh= 12°C Primero se calcula el caudal del líquido:

  2(∆/)  = 4 √ 1( ⁄) Donde : D0=0.003937m gc= 9.8m/s2 ρ=998.8kg/m3 D2=0.02664m C0=0.61 G= 50 lb/h cL=4187

=7.4110−6/ Después el flux del líquido y del gas se calculan de la siguiente manera:

= ∗  =0.3193 /ℎ  =  =977.23 /ℎ Página 8


Posteriormente se grafica al curva de equilibrio apra el agua-aire con los daots correspondientes: Datos de Equilibrio T(°C)

Hy(J/kg de aire seco)

14

39662.596

15

42118.975

16

44752.656

17

47563.639

18

50551.924

19

53717.511

Después en el diagrama psicométrico se determina la humedad del aire a la entrada con las temperaturas de bulbo seco y bulbo húmedo: H= 0.0085 kg de agua/ kg de aire seco Con base a la humedad obteniada y a la temperatura de bulbo secos e calcula la entalpía del aire:

1=(1.005+1.88)(10)()+2.501106=35552 /   (  ) +1=35559/ 2= 

Posteriormente se calcula la entalpia de salida del aire con la siguiente formula:

Posteriormente se grafica la línea de operación con las temperaturas de bulbo seco y las entalpias como coordenada asi como también la línea de equilibrio y se aplica método numérico para calcular NUTC como se muestra en la siguiente fórmula:

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Método numérico 60000

55000

) 50000 g k / J ( y H45000

40000

35000 13.8

14.8

15.8

16.8

17.8

18.8

19.8

Tbs (°C)

  = 1.5743 ∫ ∗ Para el cálculo de HUTM se despeja de la ecuación de diseño:

 =  =2.185

Por último para calcular el coeficiente volumétrico nos volvemos a ayudar de la ecuación de diseño:

 = ′ =0.07891 /

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RESULTADOS

Corrida 1

Flux de gas (kg/sm2) 0.27145357

Flux de agua (kg(sm2) 8.87022E-05

NUTC

HUTM

k' (kg/sm3)

1.574357

2.185019

0.078910921

2

0.407180354

8.87022E-05

0.470488

7.311552

0.118366382

3

0.542907139

8.87022E-05

0.48343

7.115825

0.157821843

4

0.570052496

8.87022E-05

0.487826

7.051696

0.165712935

5

0.27145357

0.000125444

0.278234

12.36371

0.078910921

6

0.407180354

0.000125444

0.465125

7.395869

0.118366382

7

0.542907139

0.000125444

0.665848

5.166345

0.157821843

8

0.597197853

0.000125444

0.665847

5.166351

0.173604027

9

0.27145357

0.000153637

0.46344

7.422756

0.078910921

10

0.407180354

0.000153637

0.463435

7.42283

0.118366382

11

0.542907139

0.000153637

0.463433

7.422866

0.157821843

12

0.597197853

0.000153637

0.463432

7.422876

0.173604027

13

0.27145357

0.000177404

0.263719

13.04417

0.078910921

14

0.407180354

0.000177404

0.506133

6.796638

0.118366382

15

0.526619925

0.000177404

0.654004

5.259909

0.153087

16

0.651488567

0.000177404

0.816922

4.21093

0.189386

17

0.27145357

0.000198344

0.654004

5.259909

0.078911

18

0.407180354

0.000198344

0.654004

5.259909

0.118366

19

0.542907139

0.000198344

0.654004

5.259909

0.157822

20

0.678633924

0.000198344

0.654004

5.259909

0.197277

Tabla 2. Resultados.

ANÁLISIS DE RESULTADOS Durante el desarrollo de la práctica se presentaron algunos inconvenientes con el uso del equipo, la temperatura variaba muy poco cuando aumentábamos el flujo de aire, y en otros casos la temperatura seguía patrones irregulares, es decir aumentaba y disminuía, puede ser que el estar moviendo los termómetros produjera una desviación en la temperatura registrada, aunque suponemos que m onitoreamos las temperaturas de manera adecuada. La altura y las unidades de transferencia entálpica no parecen tener cierto comportamiento lineal esto puede deberse a las malas mediciones del flux de gas en el rotámetro debido a su mal funcionamiento.

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CONCLUSIONES

-

-

Las variaciones en las unidades y en la altura correspondiente a esas unidades debe seguir una tendencia de aumento. Las unidades de transferencia entálpicas no muestran mucha variación conforme se aumenta el flujo de gas al igual que al aumentar el flujo de líquido. El coeficiente volumétrico aumenta de acuerdo a lo esperado ya que al aumentar el flux de gas aumenta linealmente dicho coeficiente.

BIBLIOGRAFÍA -

http://ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/operaciones-yprocesos/materiales/BLOQUE2-OyP.pdf - http://pendientedemigracion.ucm.es/info/fisatom/docencia/Masterfisica/Reno vables/info%20complementaria/psicrometria.pdf - http://www.devatec.com/humidificacion/humidificacion/bases.html

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Practica 5 Humidificación

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