TALLER N_ 1 (Transferencia de Masa II)

8/13/2019 TALLER N_ 1 (Transferencia de Masa II)

1/19

TALLER N1

INTEGRANTES:Amaris Salas Julieth

Barros Paternina ZeidyCampo Ospino JeffersonFortich Vsquez Sandra

ASIGNATURA:Transferencia de Masa II

DOCENTE:Ing. Qumico Rodrigo Ricardo Paredes

UNIVERSIDAD DE CARTAGENAFACULTAD DE INGENIERIAPROGRAMA DE INGENIERIA QUIMICA

VIII SEMESTRECARTAGENA BOLIVAR

LUNES 4 DE MARZO DEL 2013


2/19

TALLER N1

1. Para una masa de aire a 40 C y temperatura hmeda de 25 C, calcule:a Humedad absoluta y relativa.b Temperatura de roco y volumen hmedo.c Humedad de saturacin por enfriamiento adiabtico.d Humedad de saturacin a la temperatura a que se encuentra.

SOLUCIN:

a En el diagrama psicrometrico la humedad absoluta es 0,0135 kg de agua/kg de aireseco y la humedad relativa de 28%.

b T de rocio=18,5C y Volumen humedo:0,90 m3/kg aire - T=38C

- T=40C0,91 m3/kg aire - T=41C

Interpolando se obtien un volumen humedo de 0,9066 m3/kg aire


3/19

c Despues de enfriar adiabaticamense se lee la humedad de saturacion, es decir a lahumedad relativa del 100%, teniendo pues que la humedad relativa es

aproximadamente 0,020 agua/kg de aire.

d Ahora a las condiciones iniciales la temperatura de saturacion no se puede lee en estagrafica, pese a lo anterior, en otra tabla con rangos mas amplios, la linea amarilla

alcanza una T humeda aproximadamente de 35C, pero en esas condiciones no es

posible leer la humedad de saturacin.


4/19

2. Se desea disponer de aire a 131 F con una temperatura hmeda de 95 F a partir deaire atmosfrico a 68 F y humedad relativa de 60 %. El proceso completo consta de

una precalefaccin, seguida de una humidificacin adiabtica hasta que su humedad

relativa sea 90 % y calefaccin final hasta las condiciones deseadas. Calcule:

a La temperatura de salida del aire del humidificador.b La temperatura de precalefaccin del aire.c El calor que es necesario suministrar al sistema por m 3 de aire medido en lascondiciones.

SOLUCION:Aire a condiciones iniciales:

Aire a condiciones finales:

De la carta psicomtrica obtenemos los siguientes datos:

171


5/19

Condiciones iniciales:

Condiciones finales:

Realizando el proceso completo: a La temperatura de salida del aire del humidificador es de 90F.b El aire se calienta hasta 171F.c El volumen especfico en las condiciones de salida a:

, , La masa de aire contenida en 1es:


6/19

La cantidad de calor que hay que suministrar es la suma de la precalefaccin y del

calentamiento al final:

3. 200 lb/h de una corriente de aire que se encuentra a 160 F y 30 % de humedad semezclan con otra que est a 100 F y 70 % de humedad. El aire resultante se hace

pasar por unos serpentines donde se calienta hasta 200 F y 10 % de humedad.

Determine:


7/19

a La cantidad de aire de la segunda corriente que se requiere.b El calor que se requiere agregar en los serpentines.SOLUCION:

Antes del calentamiento, la mezcla resultante posee los siguientes datos:


8/19

a Calculamos la masa del gas 2 que se necesita:

b Calculamos el volumen especfico:Suponiendo 1

,

,

La cantidad de calor que se necesita agregar es:

*+

4. A partir de 100 m3 de aire que se encuentra a 45 F y 20 % de Humedad se deseaobtener aire a 100 F y 25 % de humedad, hacindolo pasar por un proceso que


9/19

consta de una precalefaccin, seguida de una humidificacin adiabtica y un

posterior calentamiento. El aire sale del humidificador con un 90 % de humedad.

Determine:

a El proceso sobre la carta psicromtrica.b El calor requerido en el precalentador, en Btu.c La cantidad de humedad agregada, en libras.d La temperatura de salida del precalentador, en F.

SOLUCIN:Por medio de la ecuacin , pasamos las temperaturas degrados Fahrenheit a Celsius.

a Condiciones iniciales del aire:

Del diagrama psicromtrico:

g g g e Condiciones finales del aire:

Del diagrama psicromtrico: g g g e

Para el proceso sobre la carta psicromtrica nos dicen:

Una precalefaccin, seguida de una humidificacin adiabtica y un posterior

calentamiento, en primera instancia ubicamos los puntos de las condiciones iniciales y

finales, entonces como nos dicen que el aire sale del humidificador con un 90 % de

humedad, desde el punto de interseccin de condiciones finales, nos dirigimos en

forma horizontal hasta esta curva de humedad relativa, y desde ah bajamos por lalnea de bulbo hmedo que corresponda, hasta interceptar con la lnea de humedad

absoluta de las condiciones iniciales, entonces desde el punto de corte bajamos en

direccin de las lneas de bulbo seco y la temperatura que d, esa va a ser la

temperatura de precalefaccin del proceso, es decir la temperatura a la cual se da la

precalefaccin.

Entonces en la carta, el proceso queda ilustrado como se ve a continuacin:


10/19

b Calculamos el volumen especifico del aire en las condiciones iniciales:

* gg g g g egg g

La masa de aire contenida en los es:

Ahora calculamos el calor requerido en el precalentador, teniendo en cuenta las

condiciones de temperatura de los puntos 1 y 2, viene dado por:


11/19

[ *] Como queremos el calor en unidades de Btu, realizamos una conversin y tomamos1h como base en el proceso:

c La cantidad de humedad agregada en libras viene dada por la diferencia, en las

condiciones de entrada y salida:

d La temperatura de salida del precalentador en grados Fahrenheit es:

Es la temperatura a la que se da la precalefaccin, obtenida del proceso en la carta.

5. Se necesita introducir aire al interior de un saln de conferencias a una temperaturade bulbo seco, t bs , de 60 F y una humedad, H, del 50 %. El aire en el exterior est a t

bs = 90 F y H = 40 %, por lo cual debe hacerse pasar por un sistema de

acondicionamiento de aire que consiste en un enfriamiento hasta la temperatura de

roco, seguido de una etapa de condensacin-enfriamiento, para luego calentar el aire

hasta la temperatura deseada. Calcule:


12/19

a La temperatura a la entrada del calentador.b El calor removido en la etapa de enfriamiento y el calor agregado en el calentador.c La cantidad de agua retirada.SOLUCIN:

Condiciones Iniciales:

Se desea humidificar el aire, a las siguientes condiciones:

a La temperatura a la entrada del calentador ser de 4.5C.b Para calcular la cantidad de calor que se retira al inicio utilizamos la siguiente

ecuacin

4.5C

16.7C

15.55C 32.22C

0.012

0.0053


13/19

Donde Humedad absoluta est dada a las condiciones iniciales

,

ser la diferencia de temperaturas desde las condiciones iniciales hasta elenfriamiento sin condensacin, y M lo calculamos de la siguiente manera:Suponiendo de aire:

,

,

*

Para calcular la cantidad de calor que se suministra para llevarlo a las condiciones

requeridas utilizamos la siguiente ecuacin:

Donde Humedad absoluta est dada a las condiciones finales , ser la diferencia de temperaturas desde las condiciones finales hasta elenfriamiento y sin condensacin, y M lo calculamos de la siguiente manera:

Suponiendo de aire:


14/19

,

,

*

c Calculamos la cantidad de agua que se condensa al enfriarse:

,

,

Esto quiere decir que por cada de aire, se condensarn:


15/19

6. Se desea deshumidificar 15000 Kg/hr de aire a una temperatura de 30C contemperatura hmeda de 23C hasta una temperatura hmeda de 15C propiciando un

contacto con una superficie refrigerada por agua, esta entra a 7C y sale a 13C, laecn AA es e cefcene de cnveccn re agua es de 45 Kcal/m2Chr y elcoeficiente integral de transmisin del calor es de 2300 Kcal/hm2C. Determine la

temperatura a la cual est saliendo el aire y el rea de la superficie metlica necesariapara cumplir el objetivo

SOLUCIN:En primera instancia buscamos las propiedades del aire hmedo a las condiciones de

entrada en la carta psicromtrica:

Con el siguiente diagrama se ilustra el proceso:


16/19

El objetivo es calcular la temperatura del aire a la salida y el rea superficial del metal.

Para ello usamos las siguientes ecuaciones

Cantidad de calor perdido: Cantidad de calor transferido:

Como sabemos el calor perdido es igual al transferido. De combinar estas dos

ecuaciones resulta: Con Se calculan la temperatura superficial y la entalpia mediante la ecuacin anterior en laseccin 1de la placa metlica:

Dndole valores a , se calcula , comprobando los valores de entalpia ytemperatura en el apndice A tabla A3 del libro Ocon y Tojo. Se obtuvo:


17/19

Se calculan la temperatura superficial y la entalpia mediante la ecuacin anterior en laseccin 2de la placa metlica:

Haciendo el mismo procedimiento de tanteo se calcularon la entalpia y temperatura

en la seccin 2, obteniendo:

Se calculan la temperatura superficial y la entalpia mediante la ecuacin anterior en laseccin Mde la placa metlica: Haciendo el mismo procedimiento de tanteo se calcularon la entalpia y temperatura

en la seccin M, obteniendo:

Para calcular el rea superficial: Sabiendo que

Igualando entonces q y despejando A, se obtiene:

Se calcula el rea de la primera mitad de la placa en primera instancia:


18/19

Ahora se calcula el rea de la segunda mitad de la placa:

Se tiene que , entonces Concluyendo la primera pate del ejercicio, se procede a la segunda parte, al clculo de

las temperaturas, basndonos en que las mismas dos ecuaciones:

Igualando se obtiene:

( )

Esta ecuacin se usara para calcular las temperaturas del aire en las condiciones

medias y en las condiciones M:

*Despejando la nica incgnita se obtiene Igual se hace para las condiciones 2:

*


19/19

BIBLIOGRAFIA

PROCESOS DE TRANSPORTE Y OPERACIONES UNITARIAS. C.J. Geankoplis. 3raEdicin. Mxico 1998. Universidad de Minnesota .Compaa Editorial Continental, S.A.

de C.V.

OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MASA. R.E. Treybal. 2da Edicin. Mxico.Universidad de Rhode Island.

OCON, J., TOJO,G., Problemas de Ingeniera Qumica, operaciones bsicas. Tomo I PILATOWSKY, I,. Psicrometra, mtodos de humidificacin y de humidificacin y sus

aplicaciones en el diseo arquitectnico. Centro de Investigacin en Energa,

Universidad Nacional Autnoma de Mxico. [online]:

http://www.ucm.es/info/fisatom/docencia/Masterfisica/Renovables/info%20complementaria/psicrometria.pdf

Documents

TALLER N_ 1 (Transferencia de Masa II)