Práctica N°1 Torre de enfriamiento Determinación del perfil de temperatura de una Torre de Enfriamiento para el Sistema Aire-Agua. Jesús Camacho CI: 10.102.300; Dailymar Balvuena C.I: 20.797.374; Bárbara González C.I: 19.253.704; Alberth Escobar C.I: 19.058.500. Ingeniería petroquímica, UNEFA Núcleo Falcón, extensión Punto Fijo. Laboratorio de Unitarias I, mayo de 2013.
[email protected];;
[email protected] [email protected] [email protected]..
Resumen: La realización de la práctica #1”Determinación del perfil de temperatura de una Torre de Enfriamiento para el Sistema Aire – Agua”. Del laboratorio de Operaciones Unitarias tuvo como finalidad determinar los balances de masa y calor del sistema, los intervalos de temperatura y humedad, y determinar el perfil de temperatura del equipo bajo condiciones de operación, empleada en procesos de Enfriamiento del agua; así como, enseñar al estudiante a manejar la unidad piloto de Torres de Humidificación de manera eficiente. Para el desarrollo de esta práctica se empleó una Torre de enfriamiento en la cual el agua suele introducirse por la parte superior en forma de lluvia provocada, y el aire fluye en forma ascendente, de forma natural o forzada. En el interior de la torre se utilizan rellenos de diversos tipos que favorecen el contacto entre las dos fases. Para el análisis de los los resultados resultados fue necesario determinar la cantidad cantidad de líquido que entra al sistema, la masa transferida por unidad de tiempo, el calor absorbido por el aire, el calor cedido por el agua, el calor intercambiado por el sistema, construir la curva de operación y de equilibrio, para así poder determinar la altura de la torre experimental, por medio de la Unidad de transferencia, así mismo se determinó el rango de enfriamiento de la torre y la aproximación a la
intervalos de temperatura y humedad obtenidos en el laboratorio. Y de esta manera, se procede a la construcción de la curva de operación del sistema.
2. DATOS EXPERIMENTALES
3. RESULTADO EXPERIMENTALES Tabla N° 2: Propiedades de aire a la entrada de la columna. HA 72 KJ/Kg de aire seco
Y
Tabla N°1: Temperaturas de Bulbo seco y húmedo en la entrada y salida, y temperatura de entrada y salida de agua y datos adicionales.
Prueba Tipo de empaque instalado Densidad del empaque, 1/m T1 ºC T2 ºC T3 ºC T4 ºC T5 ºC T6 ºC Temperatura
1
28,8 23,5 28,2 27,2 35,2 27,9 25
2
29,6 24,3 28,2 28,1 35,2 28 25
3
30,1 24 28,4 28,1 35,9 28,2 25
0.0155Kg agua/Kg aire seco
Tabla N°3: Propiedades del aire a la salida de la columna HB 92 KJ/Kg de aire seco
Y
0.024 Kg agua/Kg aire seco
VB
0,87 m /Kg de aire seco
Tabla N°4: Flujo de masa de aire seco que sale de la columna, masa transferida, velocidad del flujo de masa en el tanque, flujo de masa de aire por área, flujo de masa de agua por área. mB 0,05875 Kg/s mt 4.99 e -4 Kg/s
Rango
de Aproximación de enfriamiento bulbo húmedo
Tabla nº7: curva de equilibrio y recta operación
Y (Entalpias)
X (T asumidas)
10 18 30 42 50 76,5 100 128,5
0 5 10 15 20 25 30 35
4. GRAFICOS.
determinaron las propiedades del proceso como las entalpias y humedades absolutas que se encuentran plasmadas en el compendio de tablas del informe. Se realizo el cálculo de la aproximación de bulbo húmedo con lo cual el valor fue de 4.13ºC, muy bueno lo que permite afirmar que el proceso es optimo, sin embargo hay que acotar que este parámetro es el de mayor relevancia a el momento de seleccionar y diseñar torres de enfriamientos. Por otra parte el rango de temperatura es amplio de 7.4ºC lo que permite que el gas retire la mayor cantidad de calor y bajar su temperatura de forma aceptable a el agua con alta temperatura.
Utilizando la grafica del sistema se comprueba que existe una humidificación y también utilizando el método de Simpson calculamos el área bajo la curva lo que se traduce en Ntog
caudal de gas aumentamos el coeficiente de transferencia de materia, por lo que estamos favoreciendo la humidificación del gas. El proceso realizado en la torre es de humidificación, ya que la línea de operación está ubicada por debajo de curva de operación. La Torre de Enfriamiento tiene como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporización parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible y latente de una corriente de aire seco y frío que circula por el mismo aparato. La transferencia de masa en este caso está acompañada, de una transferencia simultanea de energía calorífica considerándose también las características de entalpía de los sistemas.
7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS PERRY,
R.
Manual
del
Ingeniero
⁄ YA =Humedad específica del aire en la entrada de la base de la columna YA= 0.0155 Kg h2O/Kg aire seco
Las siguientes propiedades se determinaron utilizando la carta psicométrica: A la temperatura de bulbo seco promedio (salida) de 28,2°C y a la temperatura de bulbo húmedo promedio (salida) de 27,8 °C. HB=Entalpía específica del aire a la salida por la parte superior de la columna HB= 92 KJ/Kg de aire seco
YB= Humedad específica del aire a la salida por la parte superior de la columna
( ) () ⁄ ⁄
Masa transferida por unidad de tiempo
( ) () ⁄ Velocidad del flujo de masa en el tanque de almacenamiento.
̅ () ̅ ⁄ ̅ ⁄
Calor absorbido por el aire
Calor cedido por el agua
( )
()
( )
Unidades de Transferencia
( )
∫ Aplicando la ecuación de Simpson con n= 5
HG’
HG*
71
80
HG*-
( HG*-HG’)-
HG’
1
5
0.2
Cálculo de la Aproximación a la Temperatura de Bulbo Húmedo
Cálculo del Rendimiento de la torre
