ÍNDICE
Objetivo ................................................................................................................................. 3
Teoría y Desarrollo Matemático .............................................. .............................................. 3
Material y Equipo .................................................. ..................................................... ................................................................ ........... 5
Procedimiento ............................................... ...................................................... ......................................................................... ................... 5
Datos Experimentales ...................................................... .......................................................................................................... ...................................................... .. 6
Resultados..................................................... ........................................................................................................... ......................................................................... ................... 6
Discusión de Resultados .................................................. .................................................... ...................................................... .. 7
Comentarios .................................................. ...................................................... ......................................................................... ................... 7
Bibliografía ................................................... ...................................................... ......................................................................... ................... 7
Apéndice .............................................. ...................................................... .................................................................................. ............................ 8
Objetivo de la Práctica: El objetivo de esta práctica es conocer de manera práctica una torre de enfriamiento
MARCO TEÓRICO Humidificación La humidificación como una operación unitaria en la cual se da una transferencia simultánea de materia y calor sin la presencia de una fuente de calor externa, 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 des humidificación, el enfriamiento del gas (acondicionamiento de gases), el enfriamiento del líquido, además de permitir la medición del contenido de vapor en el gas. Generalmente la fase líquida es el agua, y la fase gas el aire. Su principal aplicación industrial es el enfriamiento de agua de refrigeración. A grandes rasgos, el proceso que tiene lugar en la operación de humidificación es el siguiente:
Una corriente de agua caliente se pone en contacto con una de aire seco (o con bajo contenido en humedad), normalmente aire atmosférico. Parte del agua se evapora, enfriándose así la interface. El seno del líquido cede entonces calor a la interface, y por lo tanto se enfría. A su vez, el agua evaporada en la interface se transfiere al aire, por lo que se humidifica.
Deshumidificación La deshumidificación es una operación que consiste en reducir la cantidad de vapor presente en una corriente gaseosa, mediante una condensación parcial del vapor, que se separa. La principal aplicación de la humidificación y de la deshumidificación es en el acondicionamiento de aire y en el secado de gases. Un aspecto de interés relacionado con esta operación básica es el enfriamiento de aguas después de un proceso industrial, con el fin de poder ser utilizada nuevamente; el equipo utilizado tiene forma de torre en la que el agua caliente se introduce por la parte superior y fluye sobre un relleno en contracorriente con aire que entra por la parte inferior de la torre de enfriamiento.
Procesos de Humidificación En estos procesos se utiliza como base una unidad de masa de gas libre de vapor. En la fase gaseosa, el vapor se referirá como el componente A y el gas que permanece como componente B. La humedad H es la masa de vapor que acompaña a una unidad de masa de gas libre de vapor. Si la presión parcial del vapor es p A atm, la relación molal de vapor al gas a 1 atm es p A / (P-p A ).
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Para un gas saturado, su presión parcial es igual a la presión de vapor del líquido a la temperatura del gas. Si H s es la humedad de saturación y P’ A es la presión de vapor del líquido.
La humedad relativa se define como la relación entre la presión parcial del vapor y la presión de vapor del líquido a la temperatura del gas. Esta se expresa sobre una base porcentual, de manera que 100% corresponde a gas saturado y 0% corresponde a gas libre de vapor.
El porcentaje de humedad H A es la relación entre la humedad real H y la humedad de saturación H s a la temperatura del gas sobre una base porcentual.
El calor húmedo c s es la energía calorífica necesaria para aumentar la temperatura de 1g o 1lb de gas y cualquier vapor que pueda estar contenido, en 1 °C o 1 °F.
Donde
son los calores específicos del gas y del vapor respectivamente.
El volumen húmedo v H es el volumen total de una unidad de masa de gas libre de vapor, más el vapor que puede estar contenido en él, a 1 atm y a la temperatura del gas.
) ( Donde v H está en metros cúbicos por gramo y T en grados Kelvin. La entalpia total H y es la entalpia de una unidad de masa de gas más el vapor que le acompaña. Sea T 0 la temperatura de referencia elegida para ambos componentes, basados en la entalpia del componente A en el líquido A a T 0. (Para la mayoría de los problemas aire-agua T 0=32°F).
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La entalpia total es la suma de tres términos: el calor sensible del vapor, el calor latente d el líquido a T 0 y el calor sensible del gas libre de vapor.
Para un saturador adiabático es cuando la tubería o la cámara son aisladas, por lo que el proceso es adiabático. El gas, con una humedad inicial H y temperatura T , es enfriado y humidificado. Si no se evapora toda el agua y hay tiempo suficiente para que el gas llegue a un equilibrio con el agua, a la temperatura de salida del gas se le llama temperatura de saturación adiabática T s. En el proceso se aplica un balance de entalpia y este se basa en T s como una temperatura de referencia. Debido a que la entalpia del líquido de reposición es 0, la entalpia total del gas que entra es igual a la que sale.
El gas que sale está a la temperatura de referencia y su entalpia es simplemente H s λ s , donde H s es la humedad de saturación y λ s es el calor latente, ambos a T s
O
Uso y Aplicación de la Carta Psicométrica. La función de este diagrama es mostrar las propiedades de las mezclas de un gas permanente y un vapor condensable. Se han propuesto muchas formas para tales gráficas, pero la que mostramos está basada en la gráfica de Grosvenor. En la gráfica se presenta la temperatura en el eje de las abscisas y la humedad en el de las ordenadas.
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Cualquier punto de la gráfica representa una mezcla definida de aire y agua. Cualquier punto por encima y a la izquierda de la línea de saturación representa una mezcla de aire saturado y agua líquida. Las líneas curvas situadas entre la línea de saturación y el eje de temperaturas, representan mezclas de aire y agua de porcentaje de humedades definidas. Las líneas oblicuas que descienden hacia la derecha de la línea de saturación son las llamadas líneas de enfriamiento adiabático.
Material y Equipo Utilizado:
Unidad de enfriamiento empacada.
Termómetro con algodón húmedo
Procedimiento de la Práctica: 1. Preparar la red por la cual pasara el agua a la torre de enfriamiento. Verificar el rotámetro y la línea de la tubería de aire esté debidamente controlado.
2. Checar la temperatura de bulbo húmedo mediante un termómetro el cual en el punto se le adaptara una tira de algodón que nos servirá para detectar la temperatura de bulbo húmedo a la entrada y a la salida.
3. Anotar la temperatura del tanque donde se tiene almacenada el agua.
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4. Iniciar el proceso de enfriamiento e inmediatamente regular la presión en 3.9 kg/cm2 para poder tener un flujo del agua (L) constante de 20 galones/h.
5. Para realizar el objetivo completamente de la práctica se miden las temperaturas del agua a la salida la cual se encuentra en las garrafas y la temperatura de bulbo húmedo la cual se toma en la parte superior (campana de extracción) de la torre de enfriamiento.
Datos experimentales: T entrada aire 24.5 °c
T entrada agua
Datos torre
T1= 25
T1= 19
Z= 3.5 m
T2= 27
T2= 23
Diámetro = 10 cm
T3= 30
T3= 24
Presión = 3.9 kg/cm Ent. de agua = 20 gal/hr
Resultados:
Discusión de resultados: En esta práctica se logra apreciar que el agua fue enfriada porque la temperatura del agua a la entrada era mayor a la salida de la columna. El enfriamiento se podrí ser más notable si la torre estuviera más grande o si el flujo de aire sea más grande
Comentarios: En eta práctica hubo un derrame del agua, que tuvo lugar por falta de experiencia del manejo del equipo también fue difícil mantener el flujo contante del agua y también la presión y que no se exeda de la capacidades del flujo permitido por que puede cauasr daños al equipo
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Bibliografía:
PERRY, Manual del Ingeniero Químico. Mc Graw Hill. Séptima Edición.
Mc Cabe, J.C. y Harriot. “ Procesos de transporte y operaciones unitarias en ingeniería química” Mc Graw Hill, cuarta edición. Paginas consultadas: 767 – 775; 783 – 791.
Mc Cabe, J.C. y Harriot. “ Procesos de transporte y operaciones unitarias en ingeniería química” Mc Graw Hill, septima edición. Paginas consultadas: 660 – 669
Apéndice:
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