transferencia de masa

UIVERSID@DN@CION@LDEINGENIERI@ TransferenciadeMasa

“Solu]iònPro\l_m[s^_S_][^o”

Prof_sor:

SergioEnriqueÁlvarezGarcía

El[\or[^opor:

CastroCalvoLuisRodolfo DoñaRosalesYeltsin MirandaReyesScarlethBelén

4t2Q

6^_^i]i_m\r_^_2017

1. Se disp dispon one e de 500k 500kg g de un sóli sólido do húme húmedo do con con hume humeda dad d del del 30%. 30%. Calc Calcúl úles ese e la cant cantid idad ad de agua agua que que ha de evap evapor orar arse se para para redu reduci cir r su hume humeda dad d al 10% 10% si las las humedadesestándadassobrelabasehúmeda. Datos Solido húmedo=500 kg %humedad inicial=30 %humedad final=10 ¿Cantidad de agua evaporada=?

Agua evaporada=

0.1 0.9



0.01111

Agua evaporada = 111,11 kg

2. A100kgde A100kgdeunaarcillatotalmentesecaseleañade25kgdeagua.Calcules: A100kgdeunaa unaarcill rcillatota atotalmen lmentesec tesecasel aseleañad eañade25k e25kgdea gdeagua.C gua.Calcul alcules: es: a. Lahumedaddelamezclaresultante,expresadasobrebaseseca Lahumedadd Lahumedaddelamez elamezclare claresultan sultante,exp te,expresada resadasobreb sobrebasesec asesecaa b. Lahumedaddelamezclaresultante,expresadasobrebasehúmeda. Lahumedadd Lahumedaddelamez elamezclare claresultan sultante,exp te,expresada resadasobreb sobrebasehúm asehúmeda. eda. c. Lacantidaddeaguaquehadeevaporarseáreaque Lacantidaddeagua Lacantida Lacantidadde ddeagua aguaque quehade quehadeevaporarseáreaquesuhumedad,sobrelabase hadeevap evaporarse orarseárea áreaques quesuhum suhumedad,sobrelabase uhumedad, edad,sobre sobrelaba labase se húmeda,seadel10,3% Datos: Solido seco=100 kg Agua añadida=25kg ¿Humedad en base seca=? ¿Humedad en base humedad=? Cantidad de agua evaporada para alcanzar humedad del 10,5%=?

Humedad en base seca=

12 125 25  1 10 00 00

 0.25 100 12 125 25  1 10 00 00

 0.2 125 Cantidaddeaguaevaporadaparaalcanzarhumedaddel10,5%

Humedad en base humedad=

=

12 125 25  1 10 0. 0..5 5 100



 kgdeagua 13.125

3. Enelsecadodeunmaterial Enelsecado Enelse Enelsecado cadodeu deunmaterialcerámicodeárea deunma nmateria terialce lcerámic cerámicodeáreasuperficialdesecado rámicode odeáre áreasu asuperfic superficialdesecado2 perficial ialdes desecado ecado2 2 2 30cm2 cuyopeso delmaterialsecoesde380g,sehanobtenidolosdatossiguientes,cuandoelsecado seefectúaencondicionesconstantes: Tiempo [min]

Peso total Tiempo Peso total [g] [min] [g] 0 487 32 455 455 2 2.5 .5 484 36 454 454 3 482 40 453 453   46,5 4 480 480 452

1

a. b. c. d. e.

51,5

451

476

64

450

9

472

73

449

11.5

469

77

448

13

467

93

447

14.5

465

103

446

16

463

129

445

18.5

461

158

443.5

21

459

1000

440

27

456

5

478

6.5

 

Lavelocidaddesecadoenelperiodoanticrítico Lahumedadcritica Lahumedadlibreenelpuntocritico Lahumedaddeequilibrio Eltiempodesecadoantecritico

a. W=1000kg/hm2 b. Xc=0.060kgdeagua/kgsolidoseco c. 0.060-0.018=0.042kgdeagua/kgsolidoseco

2

S  Xi   Xc ( ) A Wc kgAgua 0.5 Xi  1 d. kgSs 1  0.5 a



0.380 1  0.06 ( ) 0.023 1 a  15.53h a



4. Un secadero se carga con cierto número de placas de dimensiones 100cm*75cm*1cm, que se secan por las dos caras en condiciones constantes de secado. Calcúlese eltiempototal desecado apartir delosdatos siguientes delas humedadesexpresadassobrebasehúmeda: Xinicial=50% Xfinal=5% Xcritica=28% Xequilibrio=3% Pesodelamuestrasecaporunidaddesuperficiedesecado=4kg/m2 Velocidadde secadoenelperiodoanticrítico=3kg/m2 h. kgAgua 0.5 1 Xi  kgSs 1  0.5 S Xi  Xc ( ) A Wc kg 1  0.280 kg ) a  5 2 ( 2 m h.m 3 a  0.96 h kg 0.28 0.03 0.28  0.03 p  4 2 ( ) In kg m 0.05  0.03 3 2 m h  p  0.84h a



t



p  a

t  1.8h

5. Lahumedaddeunmaterialsehadereducirdesdeel20%hastael6%porsecaden condicionesconstantes.SUhumedadcriticaesdel15%yladeequilibriodel3%.El área de superficie de secado por kilogramo de material seco es de 0,030 m2.La velocidaddesecadoenelperiodoentecriticovale1,5kgdeagua/m2.h.Calcúleseel tiempo de secado si la velocidad de secado en el periodo poscritico disminuye

3

linealmentecon lahumedaddel material hasta que se alcanza elequilibrio, y las humedadesestándadassobrebaseseca. Datos X1=0.2 X2=0.06 Xc=0.15 X*=0.03 A=0.030m2 W=1.4kgdeagua/m2h t =?

SesuponequeS=1kgdematerialseco S Xi   Xc 1kg 0.2  0.15 ( ) ( )  1,11h 2 kg 0.030m A Wc 1.5 2 m .h 1kg 0.15  0.03 S Xc  X * Xc  X *  ) In ( )  3.696 h p  ( 2 kg A W X 2  X * 0.030m 1.5 2 m .h   3.696   4.81h  t   p   a  1.11 a 

6. Sehanefectuadoexperienciasdesecadoencondicionesconstantesconunaplacade dimensiones0.6mx1.20m(espesordespreciable),obteniéndoseunacurvadesecado delaquesededuceque,enunprincipiolaplacasesecaalavelocidadconstantede 0.60kg/m2h,hastaquelahumedadlibredesciendea1,20kgdeagua/kgdesólido seco; en el periodo de velocidad decreciente, la velocidad de secado disminuye linealmenteconlahumedadlibrehastaquesealcanzalahumedaddeequilibrio,que enlascondicionesdeoperaciónesde0,09kgdeagua/kgdesólidoseco.Calcúleseel tiempodesecadodeestematerialenellaboratorioparaquesuhumedaddescienda de60%al10%(basehumedad)efectuandoelsecadoporambascarassielpesodel materialsecoesde2kg. t t







( Hi Hc ) (HHc)

0.1648



In

Hc  He

(0.8 0.6) (0.8 0.7)

H



Hc



In

0.6  0.10 0.8  0.6

t  1.43h

4

7. Planchas de cartón de dimensiones 1.5mx3mx0.01m se han de secar desde la humedad del 60% hasta 15% (base húmeda) en condiciones de secado cte. En experienciasdelaboratoriorealizadasenlasmismasco ndicionesquehadeefectuarse elsecado se ha encontrado que lavelocidad de secado para elperiodo anticrítico resulta0.3kg/,2h,mientrasqueparaelperiodoposcriticodichavelocidaddesecado varialinealmenteconlahumedad,desdelahumedadcritica(Xc=0.35kgH2O/kgSs. Hastalahumedadde0.1kgH2O/kgSsenquelavelocidaddesecadovale0.1kg/m2h. Elsecadoseefectúaporambascarasyelpesodecadaplanchadecartónsecoesde 20kg.Calcúleselosciclosdesecadoquepuedenrealizarsepordía(24h),sieltiempo decargarydescargaes1h Xc=0.35kg/kgSs S=50kg a 

t

S Xi   Xc 50kg 0.3  0.15 ( ) ( )  1,109h 2 kg A Wc 0.045m 0.3 2 m .h

 

  4.568   5.67 h p   a  1.09

Sepuedenefectuar4ciclosen24h 8. Unaplacadematerialdedimensiones1*0.6*0.1mpesa5kgycontiene50%deagua (basehúmeda).Enexéricniaspreviasefectuadasconestaplacasehanencontradolos siguientesdatosdelavelocidaddesecado,encondicionestalesquelahumedadde equilibrioesdel5%(baseseca) Peso material kg W, kg/m2h 10 5 8 5 5.8 4.5 4.6 4 3.6 3.5 3 2 2.7 1 Calcúleseeltiempodesecadoparareducirlahumedaddelaplacadel14%(basehúmeda) empleandoaireenlascondicionesdadas.

5

a 

 p

t



S Xi  Xc 0.111kg 2.704  2.156 ( ) ( )  0.020 h kg A Wc 0.60m 2 5 2 m .h S Xc  Xf Wc ( ) In A Wc Wf wf p

a

     



0.111kg 2.156  0.111 5 ( ) In  0.152 h 2 0.6m 0.5  1 1

0.020   0.152   0.172 h

9. Unmaterialcristalizadosesecaenunsecaderodebandejasempleando12hen el secadodecadacargade1000kgqueentraalsecadero.Lasdimensionesdecadauna delasbandejassonde60*60*8cmyelsecadoseverificasoloporlacarasuperior. Losdatoscalculadosenexperienciaspreviassonlossiguientes:velocidaddesecado para elperiodo anticrítico:2.5 kg/m2h; humedades (base humedad): inicial=80%, final=10%,critica=40%,equilibrio=5%.Calcúlese: a. El espesorde la carga en cada bandeja, si la densidad global delmaterial de entradaes1300kg/m3 b. ELnúmeronecesariodebandejas t 

S Xi  Xc Xc  X * Xc  X * [ In( )]  A Wc Wc Xf  X *

6

12 h 

900 A

[0.16

2 m .h

kg

 0.158

A  144m2  202.64m 2



2 m .h

kg

In(

1620kg kg 450632 m

b) N 

Zs Ht



 3.50 x10

0.80 0.08

0.095

)]

346.54m2

900kg (1  0.8) *346.64m2 * z *13000 z

0.395

3



kg m3

3.59mm

 10

10. Laproduccióndiariade unsecaderoesde 1000kg/día empleandoencadaciclo 5h paraelsecadoy1hparalacargaydescargadelmaterial.Elsólidoasecarconstituido portortafiltrantesecolocaenbandejasde1m*1mentraenelsecaderoconhumedad del42%ysaleconhumedaddel10%.Elsecadoseefectúaencondicionesconstantes conairea70Cytemperaturahumedad40C,alavelocidadmásicade6500kg/m3h. Enestas condicionesde secado, lahumedad criticaes 18% y lade equilibrio 2% (referidastodaslashumedadessobrebasehumedad).Lavelocidaddesecadoparael periodoanticríticovienedadaporlaexpresión: Wc  (30  0.15t )G

0.081

(Yi

Y )

Estandowexpresadaenkg/m2h;Genkg/m2sytenC Puedeadmitirsequelaconcentracióndelatorreesdespreciableyladensidaddelsolidoseco es650kg/m3Calcúlese a. Elespesordelmaterialdecadabandeja b. Elnúmeronecesariodebandejas t

70  40 70 In 40

 53.60C

Yi 0.110 Y  0.041

Wc  (30  0.15 * 53.6)1.8050.81 (0.110  0.041)

Wc  4.23

kg m2 h

1000kg 0.42  0.18 0.18  0.02 0.18  0.02  24 h  [ In( )] A 4.23 4.23 0.10  0.02

7

24 h 

580kg A

A  24,17

kg h

2

m .h

[0.057

kg

 0.083

m2 h kg

2

 0.038



823.6kg kg 1306 m



kg

In(

0.16 0.08

)]

2.01m 2

580kg (1 0.42)  2.01m2 * z * 650 z 

m .h

kg m3

0.63m

11. ENcondicionesctedesecadosereducelahumedaddeunsólidodesdeel70%hasta el10%en6h.Calcúleseeltiemponecesarioadicionalparasecarloenlasmismas condicioneshastalahumedaddel5%silahumedaddeequilibrioes3%(baseseca) ylacríticaesel140%delahumedadlibreinicialdelsolido(baseseca). X 

 

 

mA ms



0.03

X(Hc He)

hT 1000*0.125* 0.03(0.70  0.1)

t 

0.05*273 ( Hi Hc) (H Hc)

t 0.1648

 In



0.1648

Hc  He H

(0.95 0.7) (0.85 0.7)

 Hc



In

0.7  0.10 0.85  0.7

t  1.67 h

12. Enunsecaderodiscontinuoseintroduceun sólidoporosoconhumedaddel25%y despuésen5hdesecado,encondicionesctesuhumedadsereduceal10%.ENlas condicionesdeoperaciónlahumedadcriticaesdel15%yladeequilibriodel3%. Calcúleseeltiemponecesarioparasecarunsólidoanálogodesdelahumedaddel32% hastaladel6%suponiendoquelavelocidaddesecadoparaelperiodoposcriticoes proporcionalalahumedadlibre. Datos p=1000kg/m3  =0.125kcal/m3C

8

T=25C T=5h X 

mA ms

X=0,06 t

t t 

X

hT

(Hi Hc)  HcIn

1000*0.125*0.06 0.05* 273

Hc H

(0.25  0.15)  0.15In

0.15 0.32

3.75h

13. Parasecarunsólidodesdelahumedaddel30%al10%encondicionescteseneces itan 4h.ENlascondicionesdeoperaciónlahumedadcriticaesdel15&yladeequilibrio del4%.Lavelocidaddesecadoduranteelperiodoposcriticovarialinealmentecon la humedad desde la humedad critica a la de equilibrio inicial del 30% hasta la humedadfinaldel6%enlasmismascondicionesdesecado,sitodaslashumedades estánexpresadassobrelabasehúmeda. X 

 

 

mA ms



0.20 0.30



0.66

X(Hc He)

hT 1000*0.125* 0.66(0.30  0.1)

t 

0.05*273 ( Hi Hc) (H Hc)

t 1.21

 In

 1.21

Hc  He

(0.30 0.1) (0.30 0.06)

H  Hc  In

0.15  0.04 0.30  0.06

t 0.228 h  13.6 min

9

14. Enunsecaderodebandejassesecaunmaterialprocedentedeunatortafiltranteen condiciones cte de secado, desde la humedad del 45% hasta la del 12%. En las condicionesdeoperaciónsehanencontradoquelahumedadcriticaesdel18%yla deequilibriodel 4%. Calcúlese enqué porcentaje hade aumentarse eltiempo de secadosiesteseprolongahastaquelahumedadfinaldelsolidoseadel6%enlugar  del12%.Todaslashumedadesestánreferidasalsolidohúmedoylavelocidadde secadoen elperiodoposcriticovarialinealmenteconlahumedaddeselahumedad criticahastaladeequilibrio X 

 

 

mA ms



0.12 0.45



0.26

X(Hc He)

hT 1000*0.125*0.26(0.45  0.01)

t 

0.05*273 ( Hi Hc ) (HHc)

t 0.952

 In



0.952

Hc  He H  Hc

(0.55 0.18) (0.45 0.06)

 In

0.45  0.18 0.45  0.06

t 0.535 h  32.12 min

15. Enunasinstalacionesdesecadosehadeobtenerun productoconhumedaddel10% (basehumedad)queentraenelsecaderoconhumedaddel70%(basehumedad).El materiala secar dedensidad 800 kg/m3(a laentrada) seextiende sobrebandejas secándoseporunasolacara,ysuespesornohadesersuperiora1,5cm.Losensayos previos efectuados en el laboratorio han conducido a los siguientes resultados humedaddelequilibrio=0.03 Humedadcritica1kg/kgSs Velocidaddesecadoenelperiodoantecritico=1kg/m2h La velocidad de secado en el primer periodo pscritico varia linealmente con la humedad hastaqueestase reduce a 0,2kh/kgSS,en cuyoinstante lavelocidadde secadoesde0,2kg/m2h.Paraelsegundoperiodoposcriticosehandeterminadolos valoressiguientes X W 0.15 0.1 0.10 0.05 0.05 0.03 Calcúleseeltiempodesecado

10

16. Sehadediseñaruntúneldesecadoenmarchacontinuaparaelsecadodeplanchas decartóndedimensiones2,5,1,25,0,01m,queentraenelsecaderoconhumedad del140%ysalenconhumedaddel25%.Laproducciónhorariahadeser1tonysu desplazamiento a lo largo del secador ha de hacerse por medio de una correa trasportadorade2.5mdeanchi,sobrelaquesecolocanlasplanchasengruposde20 espaciadas. Enlasexperienciasdelaboratorioefectuadasencondicionesanálogasysuponiendo queel secado se verifica en condiciones contestes,se hanobtenidolos siguientes datos Densidaddelmaterialseco=550kg/m3 Humedaddeequilibrio=15% Humedadcritica=80% Velocidaddesecadoenelperiodoantecritico=1kg/m2h Lavelocidaddesecadoparael periodopscriticovarialinealmenteconlahumedad hastalahumedaddel10,encuyopuntolahumedaddesecadoresde0,35kg/m2h. Calcúleselalongituddelsecaderosilashumedadesestándadassobrebaseseca. Parat=0

X0

0.532  0.400 

0.400



0.330

kgAgua kgSs

Velocidadcte C  0.0041kgagua / kgaire sec o.Min W 

0.400 Kg 2

*0.0041

kgagua / kgaire sec o

*60  0.82

kgagua

0.120m min m2 h Humedad Critica kgAgua Xc 0.208 kgSs Equilibrio kgAgua X* 0.078 kgSs MaterialdeA=15m2,Secadopor(At=2xA=30m2) Pesototalinicial=12kg;pierde3.5kgen2horas-(velocidadconstante) Pesomínimoavelocidadcero:6.4kgcon1.3kgdeagua 



Alfinaldelproceso(enelequilibrio) Pesototal=pesoagua+pesoseco 6.4kg=1.3kg+pesoseco Pesoseco=5.1kg Humedadcritica Inicial:12kg–pierde3.5kg–queda8.5kg Pesototal=pesoagua+pesoseco

11

8.5kg=pesoagua+5+1kg Pesoagua=3.4kg Hc=3.4/5.1=0.6667Kgagua/kgaireseco Velocidaddesecado Antesdelpuntocrítico,hayvelocidadcte kgAgua 3.5  kgSs 5.1  0.3431 kgagua / kgaireseco C   h Tiempo 2h W=(solidoseco/arena)*C 5.1kgSeco kgagua / kgaire sec o kgagua W   *0.3431 0.5823 30m2 h m2 h 17. Para secarun materialen condicionescte desdela humedad del 20% hastael 5% (baseseca)senecesitan3h.Manteniendolasmismascondicionesdesecado,calcular  eltiemponecesarioparasecarlohastahumedaddel10%sielintervalodehumedades consideradocorrespondealperiodoposcriticoylahumedaddeequilibrioesde0,02 kg/kgSs.Puedesuponerquelavelocidaddesecadodisminuyelinealmenteconla humedadlibrehastahacerse0cuandoestáseanula. 3  KIn .

0.2  0.02 0.05  0.02 0.2  0.02

 

. KIn

 

2.2095

0.1  0.02   1.7917 / 0.8109   3 / 2.2095   1.36h

18. Una placa de pulpa de papel de dimensiones 150 120 0.6 cm se ha de secar en condicionesctedesdeel75%hastael30%(basehúmeda).ENexperienciasprevias realizadasencondicionesanálogassehaencontradquelavelocidaddesecadopara elperiodoantecriticoesde1.50kg/h.m2,siendolahumedadcriticade1.80kg/kgSs yladeequilibrio0.5(basehúmeda).Calculareltiemponecesarioparaefectuarel secadoporambascarassielpesodelaplanchasecaesde3kgysesuponequela velocidaddesecadoenelperiodoposcriticovarialinealmenteconlahumedadhasta quesealcanzalahumedaddeequilibrio.    

S A

*

X1  X 2 Wc



3kg

*

3  0.4286

1.8m 2 1.50kg / hm 2

2.8h

12

19. Un material de estructura ojosa sometido a condiciones constantes pierde agua durantela etapainicial arazón de1,50 kgdeagua/h.m2.Seha desecardesde la humedaddel200%hastaladel20%unacantidaddematerialcuyaáreasuperficiede secadoesde20m2,siendoelpesodelmaterialseco25kgEnlascondicionesde secado, lahumedadcriticaes del 100% y lade equilibrio 8%, medidas todaslas humedadessobrebaseseca.Calculareltiempototaldesecadosuponiendoqueenel periodoposcritico lavelocidadde secado varia linealmenteconlahumedad hasta alcanzarlascondicionesdeequilibrio.

Llevandoacabounbalancedemateriasobreunaseccióncortadellechodedzm,el aguatransferíaes: dNA   k y A(H  H w ) M B adz t 

Ls ( X 1  X c ) AKM B ( H w  H )

20. Enunsecaderodebandejassesec aalgodóndesdelahumedaddel90%hastael10%m condicionescteempleandoairea70°Ccontw=50°Cquecirculanparalelamenteala superficiedesecadoconvelocidadmásicade3000kg/m2h.Lasdimensionesdelas bandejasson60*60*2cmyelsecadoseefectúasoloporlacarasuperior.Ladensidad delalgodónsecoes700kg/m3.Ladensidaddelairedeentradaa82.2°Cy1atmes 1.208kg/m3 Enexperienciaspreviasrealizadasencondicionesanálogasalasquehadeefectuarse elsecadosehaencontradoquelahumedadcriticaesdel40%yladelequilibriodel 5%.Paraelperiodoposcriticolavelocidaddesecadoesproporcionanalahumedad librehastalaconclusióndelsecado.Calculareltiempototaldesecadositodaslas humedadesestándadassobrebaseseca.

13

24. Una placadeunMaterialatravés del cuallahumedadsedifunderápidamente,se someteasecadoencondicionescteobteniéndoselosdatos:Pesoinicial1000kg;peso despuésde2hdesecado600g;Pesoalalcanzarelequilibrio380g;Pesodelmaterial seco300g a. Calcúleseeltiempodesecadoparacadaunadelasplacasdedobleespesossi sehadereducirlahumedaddel65%hastael25%(basehúmeda) b. Suponerqueeláreadetransferenciaesde10cm2 W  P

S dx   ( ) A dP S

x 2

dx   ) A x 1 w

(



S (X1  X 2) P  AWc masadeagua S  2.33 solido sec o 2.33 P  (0.65  0.25)  4.6h (0.1)2

25. Sehaefectuadoelestudioparaelsecadodepastaprocedentedelamoliendadepatata enunsecadordebandejascomoinstalaciónpiloto.Lapastaconhumedadinicialdel 60% base seca está colocadasobrelas bandejasalanzando unespesos de1cm;se someteasecadoencondicionesconstantesydespuésde6 hseobtieneelproducto conhumedaddel15%(baseseca).Encondicionesdeoperaciónlahumedadcritica essuperioralahumedadinicialylahumedaddeequilibrioesdel10%.Elsecadose efectúa solamente a través de la cara superior de la pasta estando en el proceso controladopordecurión Laoperaciónindustrialserealizaenunsecadordebandejasconstituidosporrejillas paraqueelsecadoseefectuéporambascarassiendo5cmelespesodelapasta.La humedaddelapasarestambiéndel60&(baseseca),perosuhumedadfinalesdel 25%.Calculeeltiemponecesarioparaelsecado 0.40kg 0.60  0.7 S Xi  Xc ( ) ( )  03.88h kg 0.05m 2 A Wc 0.206 2 m .h 26. Lacargade unsecador debandejasestáconstituidapor0.6m3 deunmaterialque contiene1600kgdesolidoseco/m3decargaquesesecaencondicionesctedesdeuna humedaddel50%al8%en5h.Lahumedadcriticaesdel25%ypuedeconsiderarse independientedelascondicionesdesecadoLahumedaddeequilibrioesdel4%y todaslashumedadesestándadassobrebasehumedad.Elsecadortrabaja24haldíay puedeconsiderarsedespreciableeltiempodecarga. ENcuantoalavelocidaddesecadopuedeadmitirsequeparaelperiodoantecritico esproporcionalalapotencia0.8delavelocidadmásicadelaire a 

14

a. Calculelahumedadyelporcentajedehumedadinicial b. De acuerdo con un nuevo plan de producción ha de disminuir en 30% el tiempo de secado en cada ciclo y para evitar que la humedad final sea demasiado elevada han de modificarse las condiciones de secado, Experimentalmente, se ha encontrado que la velocidad del aire puede aumentar en un 15% y en un 10% el gradiente de humedad. Calcúlese la velocidaddesecadoquepuedealcanzarelmaterialenelsecadordeacuerdo conelnuevoplandeproducción. DelacartapsicométricaseobtienequeHesiguala0,013yqueHpes39% dw ha  ( ) / DT Adt b) ha  0.9*1.042 / 40 ha 23.47

BTU 2

heft

F

Elflujomásicodelaireseria 1

ha /0.37 0.37 G  74280.4lb / ft 2 .h 3

Conladensidaddelairea160°Fde 0.063112lb / ft  Lavelocidadtendríaqueser  V

7428.4 & 0.063 x3.6000)  326.89

ft / s

27. Enunsecadordebandejasenqueelmaterialasecarsedisponeencapazde1,cde espesostieneunacapacidadde0.5m3.Elmaterialasecarcontiene1900kgSs/m3de sustanciahumedad,yenelsecaderosuhumedaddesciende45%al8%,efectuándose el secado solamente por la parte superior de las bandejas y circulado aire paralelamentealasuperficiedesecado. En experiencias previas efectuadas en condiciones de secado similares se ha encontradoquelahumedaddeequilibrioesdel4%ylahumedadcriticaesdel25% (expresadastodaslashumedadessobrebaseseca).Lavelocidaddesecadoparael periodoanticríticoesde2.5kg/m2hypuedeadmitirsequeesindependientedelas canciones de secado; para el periodo poscritico, la velocidad de secado es proporcionalalahumedadlibre. a. Calcúleseeltiempodesecado b. Debidoaunaaveríaenlasinstalacionesqueintroduceaireenelsecado,seha desustituirporotraqueintroduceel80%delairequeintroducíalaprimitiva. Sinembargo,esnecesarioqueeltiempodesecadonoaumentemásdel5%,

15

porlocualhadeaumentarseelgradientedetemperaturas,calculeelaumento porcentualdelgradientedetemperatura Datos: Espesor=0.01m Capacidad0.5m3 Periodoanticrítico2.5kg/m2.h a 

0.20kg 0.85  0.2 S Xi  Xc ( ) ( )  63.106h 2 kg A Wc 0.01m 0.206 2 m .h

29. Parasecarunmaterialdesdeel40%dehumedadhastael10%conhumedadcritica del 20% y humedad de equilibrio del 5% (dadas las humedades sobre la base humedad) se necesitan 7h empleando aire que entra en el secadero a 60% con temperatura humedad de 35°C. Para aumentar la capacidad de producción del secadero se instala a la entrada del mismo un calentador adicional que eleva la temperatura del aire a 80°C y el material permanece en el secadero 5h En las operaciones de carga se invierten 2h. Calcúlese, para las nuevas condiciones de entradadelaire a. Lahumedaddelproductoalasalidadelsecador  b. Elporcentajedelaumentoenlaproducción Datos temperatura80°C tiempo7h Temperatura25°C Tdescarga2h Tiempodesecadoparalasnuevascondicionesseria t=Tp1+Tp2 t=1.357+2.2386 tA=3.5956 tB=3.5956+7 t=12.5956 tvca=5.5956h tpvcb=4.8195

16

DelacartapscrometricaseobtienequeHesiguala0.015yqueHpes59% 30. ENunsecadodebandejassesecan20kgdeunsólidohúmedoconhumedadal50% (basehumedad)ydurantelasdosprimerashorassesecaconvelocidadconstantede secadoarazónde2.5kg/h,disminuyendodespuéslavelocidaddesecadolinealmente conlahúmeda.Calcúleselahumedaddesolidos(basehúmeda)despuésdelastres primerashorasdelperiodoposcriticosilahúmedadeequilibrioenlascondiciones deoperaciónesde4%(basehumead)ysemantienencondicionesconstantesde secado 33. Enunsecaderorotatorioquetrabajaencontracorrienteconunaproducciónhoraria de5tondearenaconhumedaddel10%sealimentaconarenadehumedad40%el aireambienteestáa20Cconhumedadrelativadel50%ysecalientahasta300Cantes de entrar al secadero. Calcúlese las dimensiones del secadero. Dato adicional 100kg/horaparaqueseevaporeelagua  =575 q  100  574  57500kcal

0.24*0.46*0.015  0.247 Cantidaddeaire 575000  3880kg / h W  760  18.3 W 3880 / 250  15.52kg / m

Áreadelasecciónnormaldelsecadero 15.52 2  0.31m 50 34. Enunsecaderoadiabáticosetrataunmaterialfibrosoenplacasde1.20m2.5m0.025 queentraenelsecaderoa25°Cconhumedaddel80%ysaleconhumedaddel4%.m elmaterialpasaatravésdelsecaderosobrerielesquetransportan20placasseparadas detalformaquesesecanporamboslados.Ladensidaddel,materialsecoesde650 kg/mysuCp0.30kca/kgparaelsecadoseemplean50kgdeaire/kgsolidosecoque circula contra corriente entrando a 125 °C con temperatura humedad de 40°C y velocidadmásicade4000kgdeaire/m2h.Enlasoperacioneslahumedadcriticaes 20%mientrasqueladeequilibrioesdespreciable a. Calculeeltiempodesecadoylascondicionesdesalida Lashumedadesinicialesyfinalesenbaseseca

17

Xi  Xf

80 20 20



 

80



4kgagua / kgSs



0.25

S X 1   X 2 W1  S  X 1   X 2 In ( )  In A W 1 W 2 W 2 mA W 1  W 2

X1 X 2

1



) Siendo m  ( W1W 2 ParacalcularS/Asesuponeeláreacte Volumendelaplaca=A0.0t2m3 Masahúmeda= V  0.072 x650  46.8kg Masaseca= S S A



0.8 * 46.8 A  37.44 A



0.8

400  800  1987.58 400 In 800 (4  0.25)    1.51h 1987.58 W 

0.8 35. Se han obtenido los datos siguientes en el secado de un material en condiciones contantes Tiempo(h) 0 1 2 4.5 Humedad(kg 0.63 0.48 0.33 0.1125 deagua/kgde sólidoseco) Durante las primeras horas la velocidad de secado es cte. En las condiciones de operación la humedad de equilibrio es x=0.05 kg de agua/ kg de solido seco. Calcúlese el aumento porcentual del tiempo de secado si en lugar de reducir la humedadal11.25%sereduceal8% 36. Unsecaderodetúnelseempleaparaelsecadocontinuodearenadesdeel60%al3% dehumedad(baseseca)encontracorrientecon350m3/mindeaire(a25Cconhumead relativael70%)quesecalientahasta90°Cantesdeentraralsecadero. Laarenaentraa25°cysalea80°C,ysevacolocandoencapasde5cmdeespesor  sobre4bandastransportadorasde1mdeanchosituadasparalelamente,efectuándose elsecadosoloporlacarasuperiordeunadelasbandejastransportadoras.Elcalor  especifico de la arena es de 0.21kcal/kg°C. Calcúlese el tiempo de secado si se sustituyeestetúnelporotroenquelasbandastransportadorastengan1.3mdeancho

18

Datos Humedadinicial=60% Humedadfinal=3% Volume350m3/min T90°C densidaddelaarenaseca1600kg/m3 Tdearenaentrada=25°C Tdearenasalida=80°C Espesos5cm Ancho1m Volumendelaplaca350m3 Masahúmeda=V*p 3

MasaHumda 0.00005*

m 1500 kg m

3



0.08kg

S=0.024*0.3=0.0072kg t

S  Xc  X * 

A

Wc

In(

  X * Xi

Xf

X*



)

(0.0072  kg )(0.25  0.005)  0.6  0.005  0.0168*3.16  005h  30 min In 0.21kg 0.03  0.005 (5m)(1m)( ) h.m2

Sisesustituyeeltúnelporeldelasbandastransportadorasde1.30mdeancho (0.0072kg )(0.25 0.005) 0.6  0.005 t  In  0.0408*3.16  0.4h  24 min 0.21kg 0.03  0.005 (5m)(1.3m )( ) 2 h.m 38. Para el secado de placas de arcilla de dimensiones 0.3m*0.3*0.02m, desde la humedadde0.3kgdeagua/kgdesolidossecos,sehanefectuadoexperienciasde laboratorio en condiciones de secado constantes obteniéndose los resultados siguientes Pesodecadaplacaseca=4kg Velocidaddesecadoenelperiodoanticrítico=1kg/m2h Humedadcritica=0.1kgdeagua/kgSs Paraelperiodoproscriticoseencontróquelavelocidaddesecadovarialinealmente conlahumedadhastaquesealcanzalahumedadde0.01kgdeagua/kgSSendonde lavelocidaddesecadoseanula Elsecadoserealizóporlas2superficiesdesecadodemayorsuperficie,conairea 50°CyTw=25°C Enla prácticaha derealizar elsecado enun secaderoadiabáticoquefunciona en contracorrienteempleando5000kgdeairequeentraalamismavelocidadquela empleadaen lasuperficie delaboratorio, pero entrandoa 80°C con Y=0.01kgde agua/kgAireseco,ysaliendoa37°C Despreciandoelcalorsensibledelasplacas,calcular  a. Númerodeplacasquepuedensecarseporhoras b. Eltiempoquehadepermanecercadaplacaenelsecadero

19

Datos dimensiones0.3*0.3*0.02m X=0.30kgdeagua/kgSs P=4kg W=1kg/m2h Xc=0.01kgdeagua/kgdesolidoseco X*=0.01kgdeagua/kgSs Tw=25°C 5000kg/hdeaire Y=001kgdeagua/kgdeaireseco

Solución Eltiempoquedebepermanecercadaplacaenelsecadero a 

S Xi  Xc 4kg 0.3  0.1 ( ) ( )  4.44h kg 1.8 x10  3m 2 A Wc 1 2 m .h

39. Enun túnel desecadoprovisto deunacorrea quetransportaunasustanciaa secar, entrancomoalimentación2000kgdesolidohúmedoconhumedadde1kgdeagua/kg desolidoseco,quehadesecarsehastalahumedadde0.12kgdeagua/kgSS.Al secaderoselesuministracalorpormediodeserpentinessituadosenelinteriordel secaderoycalentadosconvapordeagua,pudiéndoseponertodoelcalortransferido se hace mediante el mecanismo de convección del aire a la carga, operando el secaderoadiabaticamante.ELairequeentraalsecadorsetomaa25°contw=20°Cy presiónde730mmHg,semezclarápidamenteconelairequeestárecirculandoenel interior del secadero. EN las experiencias de laboratorio, se ha enterrado que la velocidadcriticadesecadoesde2.5kgdeagua/m2h.Lahumedadcriticadesecado esde0.50kgdeagua/gdesolidoseco,ladeequilibrioesdespreciableyeláreade superficiedesecadoesde0,35m2/kgSS.Celular  a. Elcalorsuministradoalsecaderoporcarga b. ELvolumendeairequeentraalsecaderoporcarga c. Eltiempototaldesecado d. La temperatura del aire de secado para que el rendimiento del secadero aumenteel50%,empleandolamismacantidaddeaire Calorsuministrado

20

kcal

20637446

*(21.9 9.98)

dia

kcal kgaire sec o



245998364

kcal kgaire sec o * dia

Elvolumendeairequeentraalsecaderoporcarga Volumenespecificodelairedequesedispone V  (

1 29



0.0090 18

) *0.082* 293  0.84

m3 kg

Volumendeaire

1879548.875

kgaire dia

* 0.84

m3 kg



1578821.0055

m3 kg

Tiempototaldesecado p



S Xc   X* Xc  X * ( ) In A W Xf  X *

  10.31h

21