PROBLEMA N 1

OPERACIONES UNITARIAS III 2013 TRABAJO PRACTICO N6

Tema: SECADO

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PROBLEMA N1

Se efectu en el laboratorio una prueba de secado de una pasta alimenticia. Se coloc una muestra sobre una bandeja de 0,1 m2 sellada por los bordes de tal forma que el secado slo se efectu sobre la superficie superior. Se hizo circular aire a 1,5 m/s con una temperatura de bulbo seco de 65C y una temperatura de bulbo hmedo de 29C. La tabla muestra los pesos registrados a diferentes tiempos. El peso del slido seco fue de 3,765 kg. A las catorce horas la masa del alimento alcanz un valor constante.a) Confeccionar las curva de secado. b) Confeccionar la curva de velocidad de secado.

b) Determinar el tiempo total (hs.) de secado.Tiempo (hs)00,10,20,40,81,01,4

Masa (kg.)4,8204,8074,7854,7494,6744,6384,565

Tiempo (hs)1,82,22,63,03,43,84,2

Masa (kg.)4,4914,4164,3414,2694,2064,1504,130

Tiempo (hs)4,65,05,45,86,06,57,0

Masa (kg.)4,0574,0153,9793,9463,9333,9053,885

Tiempo (hs)7,58,09,010111214

Masa (kg.)3,8713,8593,8423,8323,8253,8213,819

PROBLEMA N2

Una plancha de cartn de dimensiones 100cm x 100cm x1cm se somete a secado por ambas caras en condiciones constantes. Cuando se introduce en el secadero, su peso es de 15 kg, y durante las dos primeras horas de secado pierde 5 kg de agua, secndose con velocidad constante. A partir de ese momento, la velocidad de secado es decreciente, y despus del tiempo suficiente, la velocidad de secado se hace cero, reducindose el peso de la plancha a 7,5 kg. En las condiciones en que se efecta el secado, la plancha ya no pierde ms peso; sin embargo, la determinacin de humedad del slido a la salida del secador indica que contiene todava 1,5 kg de agua. Calcular: a) La humedad crtica.b) La velocidad de secado en el periodo antecrtico.c) La humedad de equilibrio.d) La humedad libre en el punto crtico.

PROBLEMA N3En un secador de bandejas se secan pimientos, cortados en juliana, en condiciones de secado constante. Para un contenido inicial de humedad libre de 0,30 kg. agua / kg. s. seco fueron necesarias 5 hs. de secado del material, hasta alcanzar un contenido de humedad libre de 0,06 kg. agua / kg. s. seco. El contenido crtico de humedad libre es 0,20 kg. agua / kg. s. seco. Suponiendo que, en el perodo de velocidad decreciente, la misma es directamente proporcional al contenido de humedad libre, calcular el tiempo necesario para secar una muestra desde un contenido de humedad libre de 0,34 hasta 0,03 kg. agua / kg. s. seco. (Sugerencia: Use primero las ecuaciones analticas para los periodos de velocidad constante y de velocidad decreciente lineal con el tiempo total conocido de 5 hs. Despus, usar las mismas ecuaciones para las nuevas condiciones).

PROBLEMA N4Se desea secar un slido hmedo en un secador de bandejas en condiciones de estado estacionario, desde un contenido de humedad libre de 0,40 kg. agua / kg. s. seco hasta 0,02 kg. agua / kg. s. seco. El peso del slido seco es de 99,8 kg. y el rea de la superficie superior para el secado es de 4,645 m2. La curva de velocidad de secado se puede representar por medio de la figura 9.5 1b (pag. 598 Geankoplis, 3 Edicin).

a) Calcule el tiempo de secado en los perodos de velocidad constante y de velocidad decreciente, usando para este ltimo un mtodo de integracin grfica.

b) Repita el clculo para el perodo de velocidad decreciente, suponiendo que la velocidad es directamente proporcional al contenido de humedad libre.

c) Determine, en ambos casos, el tiempo total de secado. PROBLEMA N5Debe secarse una carga de 100 kg. de material granular conteniendo 30% de humedad (b. h.), en un secadero de bandejas con una superficie de secado de 0,03 m2/kg. material seco, hasta una humedad del 15,5% (b.h.). La corriente de aire de salida se encuentra a T2 =38 C, siendo las condiciones de ingreso del aire al secador T1 =77 C y Tw = 32,2 C. Si en estas condiciones y considerando secado solamente por una cara, la velocidad de secado es constante e igual a 0,7 g. / s. m 2 y la humedad crtica del 15 % (b.h.), se desea que:

a) Determine las humedades, en base seca, para la carga, el producto final y la condicin crtica, respectivamente.

b) Determine las respectivas humedades absolutas y entalpas especficas de las corrientes de aire a la entrada y salida del secador.

c) Determine el caudal volumtrico de aire hmedo necesario y represente los estados del mismo en un esquema de la carta psicromtrica.d) Determine el tiempo de secado.PROBLEMA N6 Una torta de filtracin es colocada en una bandeja (1 pie x 1 pie y profundidad de 1 pulgada) y secada por la superficie superior con aire a temperatura de bulbo hmedo de 80 F y temperatura de bulbo seco de 120 F, que fluye en paralelo a la superficie a una

velocidad de 2,5 pies / seg. La densidad de la torta seca es de 120 lb / pie3 y el contenido crtico de humedad libre es de 0,09 lb. agua / lb. slido seco. Para el aire que fluye paralelo a la superficie hc = 0,0128 G0,8 ; donde G = lb. aire / h pie2 y hc = Btu / h F. Cunto tiempo se necesitar para secar el material desde un contenido de humedad libre de 0,20 lb. agua / lb. material seco, hasta el contenido crtico de humedad?.

PROBLEMA N7

Se desea secar un slido que contiene 0,075 kg. agua / kg. slido seco, hasta una humedad de 0,005 kg. agua / kg. slido seco. Para ello, se alimentan 645 kg. / h. del slido a un secadero aislado trmicamente, en el que circula aire en contracorriente. El aire se introduce a 100C, con una humedad de 0,010 kg de agua / kg slido seco y sale del secadero a 45C. Si los slidos se introducen a 25C y salen del secadero a 70C, calcular el flujo de aire necesario para llevar a cabo esta operacin de secado. Los calores especficos de los slidos secos y del agua son 1,465 y 4,18 kJ / kg. C, respectivamente. El calor latente de vaporizacin del agua ((o) es de 2490 kJ / kg. agua.

PROBLEMA N8 El material hmedo con que se alimenta un secador continuo, contiene 50 % (p/p) de agua y se seca hasta el 27 % (p/p) con aire en contracorriente. El producto seco sale del secador a un flujo de 907,2 kg. / h. El aire fresco que entra al sistema est a 25,6C y tiene 0,007 kg. agua / kg. a. seco. El aire hmedo sale del secador a 37,8C y 0,020 kg. agua / kg. a. seco. Una fraccin del mismo se recircula y se mezcla con el aire fresco antes de ingresar al calentador. El aire mezclado y calentado entra al secador a 65,6C y 0,010 kg. agua / kg. a. seco. El slido entra al secador a 26,7C y sale a la misma temperatura. Determinar:

a) Porcentaje de aire recirculado.

b) Flujo de aire fresco.

c) Calor agregado en el calentador, en kW.

d) Prdida de calor en el secador.

PROBLEMA N9 Se desea disear un secadero para secar trozos de manzana desde una humedad inicial del 70% hasta un 5%. Se ha determinado experimentalmente que:

a) La humedad crtica es del 25%.

b) El tiempo de secado a velocidad constante es de 5 minutos.

c) El tramo final de secado se produce a velocidad constantemente decreciente.

Calcular el tiempo necesario para secar cada kg. de producto inicial.

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