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eder-terres-leon
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masa
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I. OBJETIVOS
- Determinar las características psicrométricas del aire ambiental local.- Estudiar el efecto del calentamiento sobre la características psicrométricas.- Determinar las características psicrométricas humidificada con vapor de agua.
II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
La humidificación es el estudio de las relaciones fundamentales establecidas para una mezcla de gas y vapor bajo ciertas condiciones de temperatura y presión del sistema, implica la evaluación de las proporciones gas/vapor, las características másicas y energéticas de la mezcla, las diversas aplicaciones y las evaluaciones de los diferentes tipos de humidificación manejados en la industria.
En la naturaleza se observa de manera extendida la vaporización natural y cíclica del agua hacia las corrientes de aire atmosférico, provocando diferentes grados de humedad ambiental, de acuerdo a la magnitud de las fuentes de agua cercanas a las corrientes gaseosas de aire, diferenciándose entre sí las localidades secas, semisecas, intermedias, húmedas y altamente húmedas. Sin embargo, no debe entenderse en forma restringida la humidificación como el estudio de la presencia del vapor de agua en el aire; sino debe conceptualizarse en forma general como la presencia del vapor de cualquier líquido en el seno de un gas cualquiera, como la que podría ser la presencia del vapor de acetona en una corriente de nitrógeno gas, vapor de n-hexano en nitrógeno, vapor de etanol en dióxido de carbono, etc.
Cuando el gas recibe o gana vapor la operación se denomina como humidificación, que constituye un fenómeno de mezclado y no es una operación de separación; mientras que si el gas pierde vapor en forma de condensado, ya sea por alguna acción térmica y/o mecánica e inclusive por adsorción deshidratante, la operación se denomina como deshumidificación, que sí constituye una operación de separación basado en la Transferencia de Masa.
En la industria muchas veces se requiere modificar la humedad (contenido del vapor) de un gas y el nivel térmico del mismo (temperatura ordinaria) para diferentes propósitos como son los casos de:
- Aire acondicionado en la planta.- Manejo de invernaderos.- Control de germinación.- Cultivos controlados: champiñones, caracoles comestibles, etc.- Ambientes de fermentación.
- Ambientes de laboratorios especiales.- Torres enfriadoras.- Para el secado de materiales.- Almacenamiento de biomateriales.- Empacado y sellado de diversos productos.- Recuperación de solventes.- Desecado de fluidos refrigerantes.- Acarreo de reactantes a lechos catalíticos, etc.
La correcta caracterización de un gas que contiene vapor, permitirá al ingeniero efectuar los cálculos de balances de materia y energía requeridos en la evaluación y diseño de diferentes tipos de humidificadores y deshumidificadores; por lo tanto, es necesario conocer las expresiones que permitan la caracterización adecuada de las mezclas de vapor – gas así como el manejo de los diagramas o cartas Psicrométricas.
DEFINICIONES EN LA INTERACCIÓN AIRE-AGUA
Antes de desarrollar las ecuaciones de diseño en una torre de enfriamiento, hemos de definir una serie de variables y conceptos involucrados en la operación de humidificación.
- Humedad absoluta: es la razón másica de vapor de agua respecto al aire seco
(1)
MA: masa molecular del agua; MA= 18.015 g/mol
MB: masa molecular del aire; MB= 28,85 g/mol
PA: presión parcial que ejerce el vapor de agua en la mezcla gaseosa
P: presión total (atmosférica.)
- Humedad relativa: es la relación molar entre la cantidad de vapor de agua presente en el aire y la cantidad máxima posible (saturación) para esa temperatura:
(2)
H=M A
M B
PA
P−P A[ kg aguakg aire sec o ]
ϕ=PA
PV
·100
Pv es la presión de vapor, que podríamos definir como la presión que ejerce un vapor en equilibrio con su líquido. La presión de vapor es función de la temperatura. Para un rango de temperaturas comprendido entre 0ºC y 50ºC, podemos obtener la Pv del agua mediante la ecuación:
(3)
en la que Pv está expresada en mm Hg, y la T (temperatura) en K.
- Calor específico (cP): calor necesario para aumentar 1ºC a una unidad de masa de una sustancia, a presión constante. Tomamos los valores medios de los calores específicos del agua y del aire entre 0ºC y 100ºC:
cPaire = cP,B = 1005 J/(kg·ºC)
cPvapor de agua = cP,A = 1884 J/(kg·ºC)
cPagua líquida = cL = 4180 J/(kg·ºC)
- Calor específico húmedo (cS): (es el cP de la mezcla gaseosa aire-agua):
cS = cP,B + cP,A ·H = 1005 + 1884·H [J/(kg·ºC)] (4)
- Entalpía específica del gas: calor asociado a un gas a cierta temperatura y presión (referencia 0ºC y agua líquida):
(5)
donde λ0 = 2.502.300 J/kg agua (calor latente)
- Entalpía específica de saturación: es la entalpía del gas saturado de humedad; la entalpía de saturación es función de la temperatura, y cumple la ecuación:
(6)
donde la T está expresada en ºC.
ln Pv=20 ,95−5300T
iG=iaire+H·iagua=cS⋅T+ H·λ0 ( J /kg aire seco )
iGs(T )=0 ,0323⋅T 4−1,35⋅T 3+69 ,292⋅T2+1214 ,3⋅T+11128
HE,TE
HS,TSTS
Figura 1: Operación de saturación adiabática
- Condiciones de saturación adiabática:
Considérese el proceso que se lleva a cabo de forma esquemática en la figura 1, mediante el cual se busca que el gas se sature. Para ello hacemos circular agua a lo largo de la torre en forma de lluvia; el agua entra en contacto directo con una corriente de aire no saturado. Para que el proceso sea adiabático ha de cumplirse que:
- no se transfiera calor a la torre
- la corriente líquida se recircule
De esta forma la temperatura a la entrada será igual que a la salida. La diferencia de temperaturas entre el gas y el líquido tenderá a ser cero tanto más cuanto nos acerquemos a la salida del gas, y no habrá transferencia de calor sensible entre las fases. El único efecto que ejercerá el líquido en la torre es que parte de él se vaporizará y pasará a la corriente gaseosa. Si suponemos que la torre es suficientemente alta para que las fases líquida y gas alcancen el equilibrio en la parte superior de la misma, la fase gaseosa estará saturada, y TLentrada = TLsalida = TGsalida = TS. Así pues, la temperatura Ts será la temperatura de saturación adiabática, y Hs la humedad del gas saturado a Ts, es decir, la humedad de saturación adiabática.
A partir de balances globales de materia y entalpía entre las condiciones inicial del gas (T y H a la entrada) y la condición de saturación adiabática, se llega a la ecuación:
(7)
La ecuación 7 relaciona la temperatura y humedad de un gas para cualquier condición de entrada con las condiciones correspondientes para el mismo gas con su temperatura de saturación adiabática (sólo se puede aplicar para esos dos puntos, no para describir la trayectoria seguida por el gas a medida que se satura).
Si en nuestro sistema aire-agua consideramos que la Ts es igual a la temperatura de bulbo húmedo TH, y mediante las ecuaciones de transferencia correspondientes, se obtiene que
(ΗS (T H )−ΗG)=−
hG
k ' λS(T H−TG )
(8.a)
Para el sistema aire-agua, se cumple que
hG
kG
≃950 Jkg K , por lo que la ecuación 8.a es:
(ΗS (T H )−ΗG)=−3,8⋅10−4 (T H−T G )(8.b)
HG y TG son la humedad y temperatura del gas
- Diagrama de humedad: también llamado diagrama psicométrica, permite la obtención mediante lectura directa de la mayoría de las propiedades de las mezclas aire-vapor de agua que son necesarias en los cálculos a realizar en la operación de humidificación, para una presión determinada. En la figura 2 se representa el diagrama de humedad para la presión de 1 atm.
Es un diagrama que relaciona múltiples parámetros relacionados con una mezcla de aire: temperatura, humedad relativa, humedad absoluta, punto de rocío, entalpía o calor total, calor sensible, calor latente y volumen específico del aire.
El diagrama no es constante, ya que es variable con la altura sobre el nivel del mar. Es usual en la bibliografía encontrarlo para la altura a nivel del mar.
Diagrama Psicrométrico
La limitación del diagrama de humedad es la curva de saturación. Los puntos representados a la derecha representan mezclas definidas de aire no saturado (a la izquierda se representan mezclas de aire saturado y agua líquida.) Las curvas situadas entre el eje de abscisas y la curva de saturación son las líneas correspondientes a diferentes humedades relativas. Las rectas inclinadas con pendiente negativa corresponden a las líneas de temperatura de saturación adiabática, que prácticamente coincide con la temperatura de bulbo húmedo para el sistema aire-agua, luego estas líneas siguen la ecuación 8.b.
-Temperatura de bulbo seco: es la temperatura medida con un termómetro común.
-Temperatura de bulbo húmedo: es la temperatura que resulta de la evaporación del agua.
-Temperatura de punto de rocío: es la temperatura de saturación, a la cual se produce la condensación del vapor de agua. Un ejemplo es la humedad que se produce en la parte externa de un vaso de agua que contiene hielo. El vidrio frío reduce la temperatura del aire que lo rodea por debajo de su punto de rocío y la humedad se condensa formando gotas sobre la superficie del vaso.
III. EQUIPO Y MATERIALES
Equipos:
1 termómetro de bulbo seco.
1 termómetro de bulbo húmedo.
1 vaso de precipitado, algodón.
Soporte universal y pinzas.
Materiales:
Termóstato. Compresora. Estufa. Humidificador.
Fluidos a utilizar en la práctica:
Agua. Aire.
IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Características psicrométricas del medio ambiente:
Instalar un sistema compuesto por dos termómetros, (1) Temperatura ordinaria o de bulbo seco, Tbs. (2) temperatura de bulbo húmedo, Tbh, sujetos a una convección suave utilizando un ventilador, esperara que se estabilice y proceder a la lectura de los mismos. Repetir unas, dos o tres veces en el ambiente del laboratorio, incluido la cámara de secado (sin carga y en frío).
Calentamiento del medio.
Instalar el sistema de los dos termómetros dentro de una cabina de secado (sin carga o vacío), cerrar y encender el equipo, efectuar la lectura simultánea de ambos termómetros a diferente grado de calentamiento.
Humidificación por inyección de vapor de agua:
Instalar el sistema de dos termómetros a la salida del humidificador de una corriente de gas por inyección de vapor.
El sistema de humidificación por inyección de vapor se puede instalar de la siguiente manera.
- Tomar la línea de aire comprimido y conectar a un kitazato a través de un rotámetro para medir el flujo.
- Disponer en el kitazato agua y sumergir el sistema en un termostatizador con la finalidad de elevar y favorecer la evaporación de agua hacia la corriente de aire que atraviesa el kitazato.
- El aire humedecido proveniente del kitazato conectar a una cámara atenuadora en el cual se instala el sistema de los termómetros.
- Hacer circular el aire comprimido y medir las temperaturas luego de su humidificación en condición estabilizada.
1. MEDIO AMBIENTE
Temperaturadel bulbo seco=T bs=21.0 ºC
Temperaturadel bulbo húmedo=T w=14.0 ºC
Presion=P=548mmHg=0.7211atm
HUMEDAD ABSOLUTA (H ¿
( H−H w
T−T w)=−0.222
λw
……… .. (α )
Pero:
Tw = 14.0 λb = 598.5028 Kcal/KgA
log (PAsat )=A− B
C+T=7.07406− 1657.459
227.020+14.0
PAsat (Tw)=1.5747KPa=11.8115mmHg
Ahora:
Hw=M A
M B
.( PAsat (Tw)
P−PAsat (Tw))=18.01528.85
.( 11.8115mmHg548mmHg−11.8115mmHg )=0.0138 Kg vapor
Kgaire seco
Reemplazando en (α ):
( H−0.0138Kg vapor
Kgaire seco
21.0 ºC−14.0 ºC )= −0.222
598.5028KcalKgA
H=0.0112KgA
KgB
NOTA: Con los datos de temperatura de bulbo seco y temperatura de bulbo húmedo se pudo determinar mediante el Diagrama Psicométrico para el Sistema vapor de agua – aire
a la presión local (548 mmHg), la humedad absoluta que fue de: 0.0114KgA
KgB
.
Porcentaje deerror=0.0112−0.01140.0112
∗100=1.79%
PRESION PARCIAL DEL VAPOR
H=M A
M B
.( P A
P−PA)=18.01528.85
.( PA
548mmHg−PA)→ PA=9.6558mmHg
HUMEDAD RELATIVA (H R¿
Se determina PAsat mediante la ecuación de Antoine a la temperatura de 21.0 ºC.
log (PAsat )=A− B
C+T=7.07406− 1657.459
227.020+21.0
PAsat=2.4621KPa=18.4673mmHg
Y reemplazamos
H R=PA
PAsat∗100=
9.6558mmHg18.4673mmHg
∗100=52.29%
NOTA: Con los datos de temperatura de bulbo seco y temperatura de bulbo húmedo se pudo determinar mediante el Diagrama Psicométrico para el Sistema vapor de agua – aire a la presión local (548 mmHg), el porcentaje de humedad relativa que fue de: 63.0 %.
Porcentaje deerror=52.29−50.052.29
∗100=4.3794%
FRACCIÓN MOLAR
Y=PA
P=9.6558mmHg
548mmHg=0.0176 (% vapor 1.760% vol /vol)
VOLUMEN ESPECÍFICO HÚMEDO DE GAS (V )
V= RTP
.[ HM A
+ 1MB ]=
0.082057atm .m3
Kmol . K∗294.15K
0.7211atm. [ 0.0112 KgA
KgB
18.015Kg
Kmol
+ 1
28.85Kg
Kmol]=1.1810 m3
KgB
CALOR ESPECÍFICO HÚMEDO
CS=CpB+CpA . H ……… ..(β)
Determinación CpA:
CpA=A+BT+C T 2+DT 3
CpA=32.220984+0.001922548∗294.15+1.05479 x 10−05 ¿ (294.15 )2+ (−3.59406 x10−09)¿ (294.15 )3
CpA=33.6077J
mol .K=0.4459 Kcal
Kg .ºC
Determinación CpB:
CpB=A+BT+C T 2+D T3
CpB=7.271+(−0.002486)∗294.15+5.88 x 10−06 ¿ (294.15 )2+ (−2.73 x10−09)¿ (294.15 )3
CpB=6.9790cal
mol .K=0.2419 Kcal
Kg .ºC
Reemplazando en (β ):
CS=0.2419Kcal
Kg .ºC+0.4459 Kcal
Kg .ºC∗0.0112
KgA
KgB
=0.2469 KcalKgB
ENTALPÍA ESPECÍFICA HÚMEDA (Η ¿
Η=( CpB+CpA . H ) T+598.H ………(δ)
Reemplazando en (δ ):
Η=(0.2419 KcalKg. ºC
+0.4459 KcalKg. ºC
∗0.0112KgA
KgB)∗21.0ºC+598∗0.0112
KgA
KgB
Η=11.8824 KcalKgB
TEMPERATURA DE ROCÍO
Con los datos de temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo húmedo y humedad absoluta se pudo determinar mediante el Diagrama Psicométrico para el Sistema vapor de agua – aire a la presión local (548 mmHg), la temperatura de rocío que es de: 11.3 ºC.
HUMEDAD MOLAR (Y ¿
Y=PA
PB
………(θ)
Pero: para determinar PB:
H R=PB
PAsat (Tw)
∗100→52.29%=PB
11.8115mmHg∗100
PB=6.1762mmHg
Reemplazamos en (θ):
Y=9.6558mmHg6.1762mmHg
=1.5634
TEMPERATURA DE SATURACIÓN ADIABÁTICA
Para determinar la temperatura de saturación adiabática se tiene la siguiente expresión:
( H−H SA
T−T SA)=−CS
λSA
Además:
λSA=f (T SA)
PAsat=f (T SA ) , Ecuaciónde Anotoine(agua)
H SA=18.01528.85
.( PAsat (T SA)
P−PAsat (T SA))
Aparentemente se tiene en la ecuación 3 incógnitas: λSA, T SA y H SA; sin embargo, si se
conociera T SA, las demás incógnitas son dependientes de éste valor, tal como se indican en las ecuaciones adicionales a la expresión de la temperatura de saturación adiabática; luego se puede resolver la convergencia del sistema de ecuaciones con alternativa de resolución matemática, se tiene:
Tºsa (ºC) λsa (Kcal/Kg)
Psat (mmHg)
Hsa (KgA/KgB)
T sa (ºC)
13 599.1338 11.0574 0.01285919 16.973767914 598.5028 11.8115 0.01375549 14.805318615 597.8708 12.6101 0.01470743 12.5067222
Realizando la gráfica correspondiente se tiene el valor de T SA (solución )=14.25 ºC
13 14 1512
13
14
15
16
17
18
ºTsa v.s Tsa
ºTsa = Tsa
ºTsa
Tsa
Remplazamos los valores correspondientes:
λSA=598.3449KcalKg
log (PAsat )=A− B
C+T SA
=7.07406− 1657.459227.020+14.25
=12.0069mmHg
H SA=18.01528.85
.( 12.0069mmHg548mmHg−12.0069mmHg )=0.0140 KgA
KgB
2. CALENTAMIENTO DEL MEDIO: (Los valores de H , H R y T R se determinan del Diagrama Psicrométrico del Sistema vapor de agua – aire a la presión de 548 mmHg).
PARA T = 22.0 ºC Temperatura de bulbo seco: T bs=22.0 ºC
Temperatura de bulbo húmedo: T w=15.0 ºC
Humedad Absoluta: H=0.0120 Kg AKg B
Humedad Relativa: H R=53%
Temperatura de Rocío: T R=12ºC
Volumen Específico Húmedo:
V= RTP
.[ HM A
+ 1MB ]=
0.082057atm .m3
Kmol . K∗295.15K
0.7211atm. [ 0.0120 KgA
KgB
18.015Kg
Kmol
+ 1
28.85Kg
Kmol]=1.1865 m3
KgB
Calor Específico Húmedo:
CS=0.24+0.46H=0.24+0.46∗0.0120KgA
KgB
=0.2455 KcalKgB . ºC
Entalpía Específica
Η= (0.24+0.46 . H ) T+598.H=(0.24+0.46∗0.0120 KgA
KgB)∗22.0 ºC+598∗0.0120
KgA
KgB
=12.5774 KcalKgB
PARA T = 34.0 ºC Temperatura de bulbo seco: T bs=34.0 ºC
Temperatura de bulbo húmedo: T w=18.0 ºC
Humedad Absoluta: H=0.0118 Kg AKg B
Humedad Relativa: H R=25%
Temperatura de Rocío: T R=11.5 ºC
Volumen Específico Húmedo:
V= RTP
.[ HM A
+ 1MB ]=
0.082057atm .m3
Kmol . K∗307.15K
0.7211atm. [ 0.0118 KgA
KgB
18.015Kg
Kmol
+ 1
28.85Kg
Kmol]=1.2344 m3
KgB
Calor Específico Húmedo:
CS=0.24+0.46H=0.24+0.46∗0.0118KgA
KgB
=0.2454 KcalKgB . ºC
Entalpía Específica
Η= (0.24+0.46 . H ) T+598.H=(0.24+0.46∗0.0118 KgA
KgB)∗34.0 ºC+598∗0.0118
KgA
KgB
=15.4010 KcalKgB
PARA T = 42.0 ºC Temperatura de bulbo seco: T bs=42.0 ºC
Temperatura de bulbo húmedo: T w=20.0 ºC
Humedad Absoluta: H=0.0120 Kg AKg B
Humedad Relativa: H R=25%
Temperatura de Rocío: T R=12.0 ºC
Volumen Específico Húmedo:
V= RTP
.[ HM A
+ 1MB ]=
0.082057atm .m3
Kmol . K∗315.15K
0.7211atm. [ 0.0120 KgA
KgB
18.015Kg
Kmol
+ 1
28.85Kg
Kmol]=1.2670 m3
KgB
Calor Específico Húmedo:
CS=0.24+0.46H=0.24+0.46∗0.0120KgA
KgB
=0.2455 KcalKgB . ºC
Entalpía Específica
Η= (0.24+0.46 . H ) T+598.H=(0.24+0.46∗0.0120 KgA
KgB)∗42.0 ºC+598∗0.0120
KgA
KgB
=17.4878 KcalKgB
PARA T = 46.0 ºC Temperatura de bulbo seco: T bs=46.0 ºC
Temperatura de bulbo húmedo: T w=22.5 ºC
Humedad Absoluta: H=0.0140 Kg AKg B
Humedad Relativa: H R=17%
Temperatura de Rocío: T R=14.5ºC
Volumen Específico Húmedo:
V= RTP
.[ HM A
+ 1MB ]=
0.082057atm .m3
Kmol . K∗319.15K
0.7211atm. [ 0.0140 KgA
KgB
18.015Kg
Kmol
+ 1
28.85Kg
Kmol]=1.2871 m3
KgB
Calor Específico Húmedo:
CS=0.24+0.46H=0.24+0.46∗0.0140KgA
KgB
=0.2464 KcalKgB .ºC
Entalpía Específica
Η= (0.24+0.46 . H ) T+598.H=(0.24+0.46∗0.0140 KgA
KgB)∗46.0 ºC+598∗0.0140
KgA
KgB
=19.7082 KcalKgB
PARA T = 52.0 ºC Temperatura de bulbo seco: T bs=52.0 ºC
Temperatura de bulbo húmedo: T w=25.0 ºC
Humedad Absoluta: H=0.0177 Kg AKg B
Humedad Relativa: H R=15%
Temperatura de Rocío: T R=18.0 ºC
Volumen Específico Húmedo:
V= RTP
.[ HM A
+ 1MB ]=
0.082057atm .m3
Kmol . K∗325.15K
0.7211atm. [ 0.0177 KgA
KgB
18.015Kg
Kmol
+ 1
28.85Kg
Kmol]=1.3189 m3
KgB
Calor Específico Húmedo:
CS=0.24+0.46H=0.24+0.46∗0.0177KgA
KgB
=0.2481 KcalKgB . ºC
Entalpía Específica
Η= (0.24+0.46 . H ) T+598.H=(0.24+0.46∗0.0177 KgA
KgB)∗52.0ºC+598∗0.0177
KgA
KgB
=23.4880 KcalKgB
PARA T = 68.0 ºC Temperatura de bulbo seco: T bs=68.0 ºC
Temperatura de bulbo húmedo: T w=29.0 ºC
Humedad Absoluta: H=0.0197 Kg AKg B
Humedad Relativa: H R=8%
Temperatura de Rocío: T R=20.0 ºC
Volumen Específico Húmedo:
V= RTP
.[ HM A
+ 1MB ]=
0.082057atm .m3
Kmol . K∗341.15K
0.7211atm. [ 0.0197 KgA
KgB
18.015Kg
Kmol
+ 1
28.85Kg
Kmol]=1.3881 m3
KgB
Calor Específico Húmedo:
CS=0.24+0.46H=0.24+0.46∗0.0197KgA
KgB
=0.2491 KcalKgB . ºC
Entalpía Específica
Η= (0.24+0.46 . H ) T+598.H=(0.24+0.46∗0.0197 KgA
KgB)∗68.0ºC+598∗0.0197
KgA
KgB
=28.7168 KcalKgB
PARA T = 75.0 ºC
Temperatura de bulbo seco: T bs=75.0 ºC
Temperatura de bulbo húmedo: T w=32.0 ºC
Humedad Absoluta: H=0.0255 Kg AKg B
Humedad Relativa: H R=7%
Temperatura de Rocío: T R=23.7 ºC
Volumen Específico Húmedo:
V= RTP
.[ HM A
+ 1MB ]=
0.082057atm .m3
Kmol . K∗348.15K
0.7211atm. [ 0.0255 KgA
KgB
18.015Kg
Kmol
+ 1
28.85Kg
Kmol]=1.4293 m3
KgB
Calor Específico Húmedo:
CS=0.24+0.46H=0.24+0.46∗0.0255KgA
KgB
=0.2517 KcalKgB. ºC
Entalpía Específica
Η= (0.24+0.46 . H ) T+598.H=(0.24+0.46∗0.0255 KgA
KgB)∗75.0 ºC+598∗0.0255
KgA
KgB
=34.1288 KcalKgB
3. HUMIFICACIÓN CON VAPOR DE AGUA – BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA
ENTRADA:
Temperatura de bulbo seco: T bs=21.0 ºC
Temperatura de bulbo húmedo: T w=8.0 ºC
Caudal de aire: Qaire=1000Lh
Humedad Absoluta: H 1=0.0034Kg AKg B
Humedad Relativa: H R1=17%
Volumen Específico Húmedo:
V 1=RTP
.[ HM A
+ 1M B ]=
0.082057atm .m3
Kmol . K∗294.15K
0.7211atm.[ 0.0034 KgA
KgB
18.015Kg
Kmol
+ 1
28.85Kg
Kmol]=1.1666 m3
KgB
Entalpía Específica
Η 1=(0.24+0.46 . H ) T+598.H=(0.24+0.46∗0.0034 Kg A
KgB)∗21.0ºC+598∗0.0034
KgA
KgB
=7.1060 KcalKgB
Entonces determinamos todo lo necesario para el balance de materia:
- Flujo másico de gas portante o gas seco (B)
mB=Gp=Q1
V 1
=1
m3
h
1.1666m3
KgB
=0.8572KgB
h
- Flujo másico del vapor acarreado (A)
mA=Gp. H 1=0.8572KgB
h∗0.0034
KgA
KgB
=0.0029KgA
h
- Flujo másico total de la corriente
m=mA+mB=0.0029+0.8572=0.8601Kgh
- Flujo molar total de la corriente
G=Q1 .P
RT=
1m3
h∗0.7211atm
0.082057atm .m3
Kmol. K∗294.15K
=0.0299 Kmolh
- Energía térmica asociada a la corriente
Et=Gp. Η 1=0.8572KgB
h∗7.1060 Kcal
KgB
=6.0913 Kcalh
SALIDA:
Temperatura de bulbo seco: T bs=24.0 ºC
Temperatura de bulbo húmedo: T w=18.2 ºC
Humedad Absoluta: H 2=0.0155Kg AKg B
Humedad Relativa: H R2=60%
Volumen Específico Húmedo:
V 2=RTP
.[ HM A
+ 1M B ]=
0.082057atm .m3
Kmol . K∗297.15K
0.7211atm.[ 0.0155 KgA
KgB
18.015Kg
Kmol
+ 1
28.85Kg
Kmol]=1.2012 m3
KgB
Entalpía Específica
Η 2=(0.24+0.46 . H ) T+598.H=(0.24+0.46∗0.0155 KgA
KgB)∗24.0 ºC+598∗0.0155
KgA
KgB
=15.2001 KcalKgB
Como se sabe:
Gp=Q1
V 1
=Q2
V 2
0.8572KgB
h=
Q2
1.2012m3
KgB
→Q 2=1.0297m3
h
Por ultimo
q=Gp . ( Η 2−Η 1 )=0.8572KgB
h∗(15.2001 Kcal
KgB
−7.1060 KcalKgB )=6.9383 Kcal
h
V. CONCLUSIONES
- La temperatura de bulbo seco siempre es mayor a la temperatura de bulbo húmedo, y es que es más baja aquella temperatura por que la película de agua que recubre el sensor del termómetro hace lectura de vapor que se evapora hacia el medio ambiente que está más seco y por eso pierde calor y registra baja temperatura a comparación de la temperatura de bulbo seco; y son muy indispensables estos valores para la lectura de la humedad absoluta, humedad relativa y la temperatura de rocío en el diagrama psicrométrico, y otros.
- La humedad relativa del aire en el laboratorio (Tbs = 21.0 ºC) fue de 52.29% (vía cálculos)
y/o 50.0% (vía Diagrama Psicrométrico), y la humedad absoluta fue de 0.0112
(vía cálculos) y/o 0.0114 (vía Diagrama Psicrométrico), ello quiere decir que por cada kg de aire seco hay 0.0112kg de vapor de agua (ver ensayo Nº 01).
- A medida que la temperatura aumenta la humedad relativa disminuye (respecto a lo calculado en el ensayo Nº 02).
- En la humidificación del aire la humedad relativa aumenta de 17 % a 60 %, lo mismo sucede con la humedad absoluta en la cual existe una diferencia de 0.0121 (ver ensayo Nº 03).
- La humidificación es un proceso que consiste en adicionar vapor de agua al aire.
VI. BIBLIOGRAFÍA
Ing. ARIAS JARA, Alfredo“Fundamentos y Aplicaciones de Transferencia de Masa”, Primera edición 2011Págs.: 71 – 90, 416, 428 – 429, 442, 456.
C. J. Geankoplis “Procesos de transporte y Operaciones Unitarias”, 3ra edición, editorial CECSA, México 1999. Págs.: 585-592.
http://es.wikipedia.org/wiki/Psicrometr%C3%ADa
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE
HUAMANGA
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA
QUÍMICA
PRACTICA N° 08
HUMIDIFICACIÓN Y PSICROMETRÍA
DOCENTE DE TEORIA : Ing. ARIAS JARA, Alfredo
DOCENTE DE PRACTICA : Ing. ARIAS JARA, Alfredo
CURSO : TRANSFERENCIA DE MASA I
ALUMNOS : CARRASCO SÁNCHEZ, Justidiano
QUISPE ORMEÑO,
Héctor Piero
AYACUCHO – PERÚ
2011