ECUACIONES PARA DIVERSOS DIVERSOS TIPOS DE SECADORES 9.10A Secado por circulación cruzada en leco! e"pacado! Para un secado por circulación cruzada, en el que el gas de secado pasa hacia arriba o hacia abajo a través de un lecho de sólido s ólido granular húmedo, puede haber tanto un periodo de velocidad constante ‘como uno de velocidad decreciente durante el proceso. Con frecuencia, los sólidos granulares se colocan sobre un tamiz, de manera que el gas pase a través del mismo de los espacios o poros abiertos entre las part!culas sólidas.
1. Deducción de las ecuaciones. Para deducir las ecuaciones de este caso se supone que no ha pérdidas de calor, calor, por lo que el sistema sistema es adiab"tico. adiab"tico. #l secado ser" ser" de humedad sin combinar combinar en los sólidos granulares húmedos. $e considera un lecho de "rea de sección transversal uniforme % m&, por el cual penetra un flujo de gas ' (g gas seco( . m& sección transversal, con la humedad de ),. Con un balance de material del gas en cualquier momento, dicho gas sale del lecho con humedad )&. *a cantidad de agua que se elimina del lecho con el gas es igual a la velocidad de secado en ese tiempo.
R =G(H,-H,) donde R + (g )&-h . m& de sección transversal ' + (g aire seco-h m& de sección transversal. #n la figura /.0 12l, el gas entra a 3t HI sale a T2 H2. Por consiguiente, tanto la temperatura temperatura 3como la humedad )varian a través del lecho. *levando acabo un balance de calor sobre una sección corta del lecho de dz m,
di = -GcsA dT}
donde A + m& de "rea de sección transversal, q es la velocidad de transferencia de calor en 4 56is7 cs es el calor húmedo de la mezcla aire2vapor de agua en la ecuación 5/.8297. :ótese que ' en esta ecuación est" en (gls . m&. *a ecuación de transferencia transferencia de calor indica que dq = haA dz (T - Tw)
donde Tw + temperatura de bulbo húmedo del sólido,; fi es el coeficiente de transferencia de calor en 4-m& . < a es m& de "rea superficial de sólidos -m8 de volumen del lecho. =gualando la ecuación 5/.02&7 con la 5/.0287, reordenando e integrando,
EJEMPLO 9.10-l. Secado por circlaci!" crzada e" " lecho >na pasta granular se e?true para formar cilindros con di"metro de 9.8@ mm longitud de
[email protected] mm. #l contenido inicial total de humedad es B,, + 0 .1 (g )&-(g de sólido seco la humedad de equilibrio es B + .0. *a densidad del sólido seco es 09& (g-m8 50 lb,-pie87. *os cilindros se empacan sobre un tamiz con profundidad de ?0 + @. mm. *a densidad de empaque del sólido seco en el lecho es s + 9A0 (g-m8. #l aire de entrada tiene humedad DEt + .A (g )z1-(g de aire seco temperatura 3= + 0&0.0 FC. *a velocidad superficial del gas es .00 m-s atraviesa la totalidad del lecho. #l contenido cr!tico de humedad total es Btc + .@. Calcule el tiempo total para secar los sólidos hasta B, + .0 (g )&-(g de sólido seco.
Solci!"# Para el sólido, Br + Btl 2 B + 0. 2 .0 + .// (g )&-(g de sólido seco
?, + ?tc 2 ? + 0. 502 .0 2 .A/ ? +B,2P +1.l12.0 +./ Para el gas, 3= + 0& 0.0 FC )= + .A (g )z1-(g de aire seco. *a temperatura de bulbo húmedo 5e?trapolando en la gr"fica de humedad hasta 0&0.0 FC7 es 3G + AH.& FC )G + .HA. *a temperatura del sólido corresponde a 3Gcuando se desprecian la radiación la conducción. *a densidad del aire de entrada a 0& 0.0 FC 0 atm es
!H= (2."# ? 0128 I A.@9 ? 0128 ? .A75&H8 I 0&0.07 ($.#-%) + 0.0H m8-(g de aire seco 0. I .A P= 0.0H + .H9 (g de aire seco I )&-m8 *a velocidad de masa del aire seco es
Puesto que el valor de entrada )t + .A el valor de salida ser" inferior a .HA, puede emplearse un valor promedio apro?imado de H de .@ para calcular la velocidad de masa promedio total. #l valor promedio apro?imado de ', es ', + &A@/ I &A@/5.@7 + &@& (g de aire I )&-h m& #n el lecho empacado, la fracción de espacios vac!os # se calcula como sigue para 0 m8 del lecho que contiene sólidos m"s espacios vac!os. )a un total de 9A0 (g de sólido seco presente. *a densidad del sólido seco es 09& (g sólido seco-m8 de sólido. #l volumen de los sólidos en 0 m8 del lecho es entonces 9A0-09&, o .A m8 de sólido. Por consiguiente, # + 0 2 .A + .9. *a longitud del cilindro de sólido es h + .&@A m. #l di"metro es J, + .98@ m. $ustituendo en la ecuación 5/.02097,
+ &8.@ m& "rea superf!cial-m8 volumen de lecho Para calculare0 di"metro Jp de una esfera con la misma "rea del cilindro, usando la ecuación
#l espesor del lecho es ?0 + @. mm + .@ m. Para calcular el coeficiente de transferencia de calor es necesario calcular primero el número de Kenolds. $uponiendo un valor apro?imado de temperatura promedio del aire de /8.8 FC, la viscosidad del aire es p + &.0@ ? 01@ (g-m s + &.0@ ? 0m@ 5897 + H.HA B l1e& (glm h. #l número de Kenolds es
