humidificación

Facultad de Ingeniera

Facultad de IngenieraEscuela de Qumica

Laboratorio II de Operaciones Unitarias

Mrida Venezuela

HUMIDIFICACIN Y DESHUMIDIFICACIN H. Alejandro Dvila O. C.I. 16004007Beatriz A. C.I. Anabella Boyd C.I. Leonardo Soler C.IRESUMEN

El siguiente informe tuvo como objetivo principal evaluar la influencia de la variacin de flujos de aire y agua en el proceso de transferencia de masa para la humidificacin de dos columnas de diferentes alturas y dimetros de empaques, as como para un proceso de deshumidificacin, utilizando para ello en el primer caso agua caliente a 45C y en el segundo caso agua fra menor de 4C. Se encontr que en el proceso de humidificacin a mayores flujos de gas mayor es el enfriamiento del agua y mayores son los coeficientes de transferencia de masa. Entre mayor es la altura de la columna se logra un mayor enfriamiento. Los rendimientos obtenidos en todas las experiencias estn alrededor del 93%.OBJETIVOS

Determinar el coeficiente global de transferencia de masa para una columna de humidificacin y deshumidificacin operando a diferentes condiciones de flujo de aire y agua. Determinar el nmero de unidades de transferencia, altura de la unidad de transferencia y el rendimiento del proceso. Evaluar la influencia de la variacin de los flujos de aire y agua en el proceso de transferencia de masa y calor para la humidificacin y deshumidificacin.

MARCO TERICOLas operaciones de humidificacin y deshumidificacin implican transferencia interfacial de masa y de energa, simultneamente, entre una fase gas que se pone en contacto con un lquido puro, en el cual es prcticamente insoluble. [1]

Para estos procesos al haber transferencia de masa, hay tambin, transferencia de calor, ya que se involucra un calor latente asociado a la condensacin, puesto que pasa un componente de una fase gaseosa a una fase lquida. [2]

Estas operaciones son bastante sencillas ya que el lquido contiene solamente un componente y no hay gradientes de concentracin ni resistencia a la transferencia en dicha fase. [3]

El propsito de las mismas abarca, adems de la humidificacin del gas, la deshumidificacin y el enfriamiento del gas, mediciones de su contenido en vapor y el enfriamiento del lquido. [1]

Las aplicaciones industriales de estos procesos son muchas. La humidificacin se hace para controlar la humedad en un recinto, enfriar y recuperar el agua usado en procesos de enfriamiento, al ponerla en contacto con aire casi seco. La deshumidificacin principalmente se aplica en sistemas de acondicionamiento de aire. Y aunque generalmente los nombres de humidificacin y deshumidificacin son aplicados a sistemas aire agua, tambin puede aplicarse a sistemas de recuperacin se solventes caros como el benceno, metanol, tricloroetileno, etc. [2]

Para efectuar los clculos en estos procesos es necesario definir ciertos parmetros, tales como:

Humedad molar o saturacin molar (Ym): relacin de moles de vapor entre moles de aire

n: moles; v: vapor de agua

: Presin parcial; P: presin total

Humedad absoluta o saturacin absoluta: relacin entre el peso de vapor y el peso de gas contenido en una masa gaseosa

Para mezclas aire agua

Calor especfico del gas hmedo, c, (calor hmedo): calor que hay que suministrar a 1Kg de gas y al vapor que contiene para elevar su temperatura en 1C a presin constante.

c = Cpaire + Cpvapor*Y

Para sistemas aire-agua:

c = 0.24 + 0.46*Y [=] Kcal/(Kg*C)

La entalpa de la mezcla ser:

HM = (0.24 + 0.46*Y)*T + 597.2*Y [=] Kcal/Kg

Cuando el sistema en estudio, de la mezcla agua aire se encuentra a 1 atmsfera de presin se usa para los balances la carta psicromtrica, mientras que si las condiciones de presin varan se usa la ecuacin psicromtrica

pw*: tensin de vapor del lquido a la temperatura de bulbo hmedo del agua

pv: presin parcial del vapor en el gas

hc: coeficiente de conveccin agua-aire

kG: coeficiente de transporte de materia, potencial de difusin la presin de vapor

ky: coeficiente de transporte de materia, potencial de difusin la saturacin absoluta

w: calor de vaporizacin del agua a la temperatura de bulbo hmedo del aire

T: temperatura de la masa gaseosa

Tw: temperatura de bulbo hmedo del aire

Yw: humdad absoluta a Tw

Y: humedd absoluta de la masa gaseosa [4]

DIAGRAMA DEL EQUIPO

Figura N 1:Diagrama del Equipo de Trabajo

A: Torre empacada utilizada como humidificador y deshumidificador. B: Torre empacada utilizada como humidificador. 1: Depsito de agua caliente para las Torres A B. 2: Depsito de agua fra para la Torre A. 3: Calentador de agua. 4: Salida del agua de la Torre B. 5: Salida del agua de la Torre A. 6: Entrada del Aire. 7: Salida del aire de la Torre B. 8: Salida del aire de la Torre A. 9: Entrada del aire de la Torre A. 10: Entrada del aire de la Torre B.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Para el proceso de humidificacin de la Torre B, calentar agua en el tanque ( 45 50 C).2. Verificar vlvulas en posicin para la operacin a realizar (abiertas o cerradas segn el caso).3. Fijar caudal de aire en el rotmetro (20 y 30) y registrar medidas de presin para la determinacin del flujo msico.4. Fijar un caudal de agua en el rotmetro (2, 3 y 4) y manipular vlvulas de fondo (Nivel de Agua = 5 cm. por debajo del distribuidor de aire).5. Medir los caudales de agua para cada caso.

6. Medir temperaturas de bulbo seco y bulbo hmedo de aire a la salida y entrada de la torre.7. Medir temperaturas del agua a la entrada y salida de la torre.8. Repetir desde al paso 1 hasta el 7 pero para la torre A.9. Para el proceso de deshumidificacin colocar el sistema en cascada, conectando torre de humidificacin (Torre B ) con la de deshumidificacin (Torre A ).10. Adicionar hielo en bloques al tanque de agua de la torre de deshumidificacin (Temperatura, mximo 4 C ).

11. Fijar condicin de flujo de aire (30 y 40) y agua en columna de humidificacin (Torre B: 3 y 4) para acondicionar corriente de alimentacin a la torre de deshumidificacin.12. Fijar un caudal de agua en el rotmetro de la columna de deshumidificacin (2, 3 y 4) y manipular vlvulas de fondo de la columna.

13. Registrar datos de temperatura de bulbo hmedo y seco del aire (a la entrada y salida de cada una de las torres).14. Medir temperaturas del agua a la entrada y salida de las dos torres.15. Medir los caudales de agua para cada caso.DATOS DE LABORATORIO

A continuacin se muestra en la Tabla N 1, los datos relacionados a las dimensiones del equipo utilizado en la experiencia de humidificacin y deshumidificacin:

Tabla N 1: Datos Tcnicos:

Altura Columna A1,5 m.

Altura Columna B0,75 m.

Dimetro de la Columna A150 mm.

Dimetro de la Columna B150 mm.

Tipo de Empaque (A) y (B)Anillos rasching

Dimetro del Empaque (A)1 cm

Dimetro del Empaque (B)1,5 cm

Longitud Empaque (A)1 cm

Longitud Empaque (B)1,5 cm

Dimetro tubera orificio2 pulg

Dimetro orificio pulg

Presin mxima soportable por vidrio2,5 bar

Choque Trmico del vidrio120 C

En las Tablas N 2 y N 3 se presentan los datos tomados de temperaturas de bulbo seco y hmedo a la entrada y salida de la torre B y A respectivamente, as como las temperaturas del agua de entrada y salida de las mismas y los caudales de agua (Ver Anexos A.2).De igual manera se muestran los datos tomados para el proceso de deshumidificacin en la tabla N 4 de los Anexos A.2 para diferentes alturas del rotmetro de agua y de aire.RESULTADOSEn la Tabla N 5, N 6 y N 7 se representan los resultados de los clculos para determinar el caudal de agua siguiendo la muestra de clculo anexa (anexo A.1).Tabla N 5: Caudal de agua en el proceso de humidificacin de la Torre B.H Rot AireH Rot agua Q (ml/s)Q prom (ml/s)L (Kg/s)

20166,1468,340,06834

70,54

292,9892,650,09265

92,31

3111,65113,500,11350

115,35

40

166,9668,240,06824

69,53

285,2983,290,08329

81,28

3103,35104,410,10441

105,47

Tabla N 6: Caudal de agua en el proceso de humidificacin de la Torre A.H Rot AireH Rot agua Q (ml/s)Q prom (ml/s)L (Kg/s)

20159,2460,600,06060

61,95

272,1773,050,07305

73,93

382,1082,640,08264

83,19

40

154,8556,000,05600

57,14

268,9169,330,06933

69,75

382,2582,070,08207

81,90

Tabla N 7: Caudal de agua en el proceso de Deshumidificacin de lo Torre A y humidificacin de lo Torre B para diferentes alturas de rotmetro de aire y agua.Q (ml/s)Q prom (ml/s)L (Kg/s)

Torre B (Hagua=3, Haire=20)

111,65113,500,11350

115,35

Torre A (Hagua=2,3 y 4)

60,5561,310,06131

62,07

83,7682,100,08210

80,43

101,3398,720,09872

96,10

Donde H Rot: altura del rotmetro, Q: caudal de agua, L: flujo msico de agua.En las tablas N 8, N 9 y N 10 se muestran los resultados obtenidos en el calculo del caudal de aire para el proceso de humidificacin de las Torres B y A y deshumidificacin respectivamente, tambin se representan las presiones de entrada y salida y el proceso iterativo para el clculo de la velocidad del aire. (Ver Anexos A.3).En las Tablas N 11, N 12 y N 13 se representan los resultados del clculo de entalpas de entrada y salida del aire (Muestra de clculo en A.1), as como las humedades absolutas y el flujo de aire seco para las diferentes experiencias de humidificacin y deshumidificacin (Ver anexos A.3).En la tabla N 14 se muestra datos de temperatura, as como los resultados de presin parcial del vapor (pv) del aire y humedades absolutas (Y) necesarias para el clculo de las entalpas (i) de la curva de saturacin. Tabla N 14: Datos para la realizacin de la Curva de saturacin.

T (C)pv = pw (mmHg)Yi (Kcal/Kg)

04,4680,00422,500

56,4140,00604,813

109,0680,00867,548

1512,6400,012010,843

2017,3840,016614,872

2523,6090,022819,864

3031,6860,031026,115

3542,0530,041834,015

4055,2250,056044,092

4571,8030,074957,067

5092,4790,099973,965

En la tabla N 15, N 16 y N 17 se muestra los datos necesarios para la construccin de la lnea de operacin del proceso de humidificacin de la torre B, torre A y deshumidificacin de la torre A (Ver Anexos A.3), la cual se representa en las Figuras N 2, N 3, N 4, N 5 y N 6 respectivamente para cada caso.

Figura N 2: Proceso de Humidificacin de la Torre B a la altura del rotmetro de aire = 20

Figura N 3: Proceso de Humidificacin de la torre B a la altura del rotmetro de aire igual a 40.

Figura N 4: Proceso de Humidificacin de la torre A a la altura del rotmetro de aire igual a 20

Figura N 5: Proceso de Humidificacin de la torre A a la altura del rotmetro de aire igual a 40

Figura N 6: Proceso de Deshumidificacin de la torre A a la altura del rotmetro de aire a 20

En las tablas N 18, N 19, N 20, N 21, N 22 y N 23 se resumen los resultados de la determinacin de las alturas de unidades de transferencia, del nmero de unidades de transferencia y del coeficiente global de transferencia de masa para los diferentes procesos de humidificacin y deshumidificacin de las experiencias realizadas. Los resultados del mtodo de Simpson de 4 puntos empleado para determinar la altura de la unidad de trasferencia y por ende el coeficiente global de transferencia de masa se muestran en las tablas N 23 a la N 28 que se anexa. (Ver Anexos A.3).Tabla N 18: Altura y nmero de unidades de transferencia y coeficiente global de transferencia de la torre de humidificacin B para Haire=20 Hagua=1Hagua=2Hagua=3

Htog calc. 0,1150,0610,040

Htog (m)211

s (m2) 0,01770,01770,0177

Z torre B (m) 0,7500,7500,750

Nt0,3750,7500,750

Kya (Kg/m2*h) 340,509170,255170,255

Kya (Kg/m2*h) 227,006

Tabla N 19: Altura y nmero de unidades de transferencia y coeficiente global de transferencia de la torre de humidificacin B para Haire=40

Hagua=1Hagua=2Hagua=3

Htog calc. 0,0440,0370,060

Htog (m)111

s (m2) 0,01770,01770,0177

Z torre B (m) 0,7500,7500,750

Nt0,7500,7500,750

Kya (Kg/m2*h) 170,255170,255170,255

Kya (Kg/m2*h) 170,255

Tabla N 20: Altura y nmero de unidades de transferencia y coeficiente global de transferencia de la torre de humidificacin A para Haire=20


Htog calc. 0,1150,0610,040

Htog (m)211

s (m2) 0,01770,01770,0177

Z torre B (m) 0,7500,7500,750

Nt0,3750,7500,750

Kya (Kg/m2*h) 340,509170,255170,255

Kya (Kg/m2*h) 227,006

Tabla N 21: Altura y nmero de unidades de transferencia y coeficiente global de transferencia de la torre de humidificacin A Haire=40


Htog calc. 0,0440,0370,060

Htog (m)111

s (m2) 0,01770,01770,0177

Z torre B (m) 0,7500,7500,750

Nt0,7500,7500,750

Kya (Kg/m2*h) 170,255170,255170,255

Kya (Kg/m2*h) 170,255

Tabla N 22: Altura y nmero de unidades de transferencia y coeficiente global de transferencia de la torre de Deshumidificacin A para Haire=20


Htog calc. 0,2820,3720,105

Htog (m)111

s (m2) 0,01770,01770,0177

Z torre B (m) 0,7500,7500,750

Nt0,7500,7500,750

Kya (Kg/m2*h) 161,395161,395161,916

Kya (Kg/m2*h) 161,568

En las tablas N 28, N 29 y N 30 se muestran los rendimientos para los procesos de humidificacin de las torres A y B y deshumidificacin de la torre A respectivamente.

Tabla N 28: Rendimiento de la Humidificacin de la Torre B

Haire, HaguaQperdido AguaQadsorb AireQperdido del sistema% Rendimiento

20,2-271,000,028-270,9793.1

20,3-385,500,028-385,4792.9

20,4-420,000,028-419,9793.1

30,2-450,000,041-449,9693.1

30,3-627,500,041-627,4693.2

30,4-700,000,041-699,9693.0

Tabla N 29: Rendimiento de la Humidificacin de la Torre A


20,2-318,330,02-318,3193.0

20,3-270,000,02-269,9893.2

20,4-230,000,02-229,9893.0

30,2-269,330,04-269,2993.0

30,3-180,000,04-179,9693.1

30,4-225,000,04-224,9693.1

Tabla N 30: Rendimiento de la deshumidificacin de la Torre A


30,3-251,000,00-251,0093.1

30,2682,00-0,03681,9793.2

30,3742,50-0,02742,4893.0

30,4800,00-0,02799,9893.1

40,4-420,000,03-419,9793.2

40,2682,00-0,03681,9793.1

40,3907,50-0,03907,4793,1

40,41100,00-0,031099,9793,1

DISCUSIN DE RESULTADOSAl observar las figuras N 2 a la N 5 se puede afirmar que se logro saturar el aire, as como al analizar las rectas de operacin correspondientes a flujos de aire 20 y 30 respectivamente en donde el flujo de aire pudo ser mayor si se hubiese querido alcanzar una temperatura menor de salida de agua o que alcanzara la condicin lmite que expone que la menor temperatura que se puede alcanzar en el agua de salida es igual a la temperatura de bulbo hmedo del aire de entrada. Analizando los grficos mencionados, se puede observar tambin sus pendientes, que expresan la relacin de los flujos de entrada tanto de aire como de agua, dando una menor pendiente cuando es mayor el flujo de aire con respecto a un caudal fijo de agua como se observa para el caso de la humidificacin de la torre B (figuras N 2 y N 3), en el caso de la humidificacin en la Torre A (figuras N 4 y N 5) ocurre lo contrario para el flujo de aire de 30 donde las lneas de operacin interceptan la curva de equilibrio, esto debido a que no se trabajo en las condiciones adecuadas de operacin de la columna y adems a la imprecisin de los instrumentos de medida de temperatura, ya que su precisin era de 2C, y todas las variables estudiadas son funcin directa de las temperaturas. Para un caudal fijo de aire cuando el flujo de agua aumenta las pendientes de las lneas de operacin se hacen mayores esto debido a la incapacidad del aire en manejar mayores caudales de agua, esto se cumple para ambas torres de humidificacin, para el primer caso se obtuvo una Temperatura de salida del agua no mayor a 42C, torre B, y para el segundo no mayor a 40C, torre A. Esto ser tal y como se indica bajo la suposicin de un sistema adiabtico, es decir, que la cantidad de calor retirado es constante y que por lo tanto a flujos menores de liquido la temperatura de salida del agua ser menor y el calor sensible ser mayor, esto, fundamentndonos en el balance de la columna que se describe en la muestra de clculo (Numeral 7 del Anexo A.1). Es decir, las temperaturas ms bajas a las que sale el agua se logran empleando la torre A, ya que tiene mayor longitud, mayor dimetro y posee empaques de menor tamao que aumentan el rea favorable para la transferencia entre las corrientes involucradas, mejorando el intercambio de masa y energa.

Con respecto al numero de unidades de transferencia Nt y en consecuencia a los Ky (coeficiente global de transferencia de masa en fase gas), para su determinacin se supuso una resistencia mayor en la fase gas que en la liquida y con ello la determinacin de la integral que representar el valor de los Nt. Todo esto con el fin de comprobar que tal suposicin es una buena aproximacin, lo cual resulto siendo acertado ya que este tipo de comportamiento es comn para este tipo de sistemas (gas-liquido), es decir, a mayor flujo de gas mayor es el coeficiente de transferencia de masa en s mismo, para la humidificacin, tal como se puede observar en las tablas N 18 y 19 para la torre B, ya que para la torre A, tablas N 20 y 21, no ocurre lo anteriormente explicado, los coeficientes disminuyen al aumentar el flujo de gas; en primera instancia porque las rectas de operacin cortan la curva de equilibrio, debido nuevamente a la imprecisin en los termmetros utilizados para hacer las medidas en esta torre adems debido a que algebraicamente el coeficiente de transferencia es funcin de la pendiente de la recta de operacin.Con respecto al nmero de unidades de transferencia, es funcin directa del flujo de gas, por ende y como se observan en las tablas N 18, 19, 20 y 21 da el mismo valor para los diferentes flujos de lquidos, aunque tambin se observa que para los diferentes flujos de gas no cambia el numero unidades debido a que las temperaturas entre una operacin y otra no varan significativamente. Aunque para la torre A para una altura de rotmetro de aire de 20 varan los nmeros de unidades de transferencia cosa que atribuimos a las mismas razones ya citadasPara el proceso de deshumidificacin, las pendientes de las rectas de operacin deben disminuir al aumentar el flujo de gas, cosa que no se aprecia con nuestra experiencia; ya que al aumentar el caudal de agua, el intercambio de materia se debe favorecer en un mayor aumento de la temperatura del agua y en una disminucin de la temperatura del aire de salida. Esto se evidenciara en una disminucin de la pendiente de la curva de operacin, esto se pudo haber ocurrido por error en el operador en no dejar el tiempo suficiente para la recoleccin de los datos. Lo que si se logr en todos los casos es la disminucin de la humedad del aire de entrada debido a que parte del agua contenida en el aire condensa y la temperatura del agua aumenta producto de esta condensacin.

En cuanto a los rendimientos de todos los procesos es posible observar que se lograron los objetivos y que los procesos se desarrollaron de forma eficiente ya que todos dan alrededor del 93%.CONCLUSIONES

Para un caudal fijo de agua cuando el flujo de aire aumenta la pendiente de la lnea de operacin disminuye Para un caudal fijo de aire cuando el flujo de agua aumenta la pendiente de la lnea de operacin aumenta

A mayores flujos de gas hay mayor enfriamiento del agua

A mayores flujos de gas mayores coeficientes de transferencia de masa

Para iguales caudales de aire el enfriamiento es mayor a mayor altura

Los rendimientos obtenidos son del 93%BIBLIOGRAFA[1] Treybal, Robert. Operaciones de transferencia de masa. 2da edcin. Editorial McGraw Hill. Mxico.

[2] Foust, Alan y otros. Principios de Operaciones Unitarias. Editorial John Wiley and Sons. New York. USA. 1978

[3] McCabe, Warren L. y otros. Operaciones Unitarias en Ingeniera Qumica. 4ta edicin. Editorial McGraw-Hill. Espaa. 1998

[4] Ocon Tojo. Problemas de Ingeniera Qumica. Operaciones Bsicas. Tomo I. Editorial Aguilar. Espaa. 1974.

ANEXOS

A.1 MUESTRA DE CLCULO

1. Clculo del Flujo Msico de Agua (L):

2. Clculo del Flujo Msico de Aire (G):

Clculo de la Presin de Entrada y salida del Aire:

Clculo de la Densidad del Aire de Entrada:

Clculo de la Velocidad de Entrada del Aire (v):

Clculo de :

Clculo del Coeficiente de Expansin (Y):

Suponiendo Co supuesto = 0.61

Clculo del Reynold (Re):

Clculo de Co calculado:

Clculo del Caudal de Entrada del Aire (Q):

Calculo del Flujo Msico de Aire a la Entrada (G):

3. Clculo de la Humedad Absoluta de Entrada del Aire (Y):

Como la presin de trabajo del laboratorio es 667 mmHg, se recurre a utilizar la Ecuacin Psicromtrica, para determinar la presin parcial de vapor en el aire:

3.1 Clculo de la Presin Parcial del Aire Hmedo (pw):

Conocido el valor de tw, podemos determinar el valor de pw, a travs de la ecuacin de Antoine:

3.2 Clculo de la Presin Parcial del Vapor en el Aire (pv):

3.3 Clculo de la Humedad Absoluta (Y)

4. Clculo del Flujo Msico de Aire Seco (G):

5. Clculo de la Entalpa de Entrada del Aire (i):

6. Clculo del Rendimiento:

7. Clculo de la Lnea de Operacin: Agua T1

L y1 T1 i1

Q perdido

T2, i2 Aire

G; y2

En un diagrama Entalpa (i) vs. Temperatura (T) se grafica la Lnea de Operacin del sistema segn la ecuacin anterior, con los puntos (T2, i2) y (T1, i1).

8. Clculo del Coeficiente de Transferencia de Masa, Clculo de las Unidades de Transferencia:

Para conocer las condiciones de la interfase, se podra trazar por diversos puntos de la recta de operacin rectas de pendiente (hLa/KYa) y leer sus intersecciones con la curva de saturacin de las condiciones de la interfase para diversos puntos de la torre.

En la prctica no se dispone de los valores de (hLa/KYa), es por ello que se tomara en cuenta el hecho de que el coeficiente de transferencia de calor en la fase lquida es mucho mayor que para la fase gaseosa con lo cual la temperatura de la interfase es igual a la temperatura de la fase liquida en cada punto de la columna.

Por lo que la ecuacin de diseo quedara:

De esta forma se obtiene que:

A.2: Datos tomados en la ExperienciaTabla N 2. Datos de Humidificacin para la Torre B.AireT Aire (C)Tw Aire (C)AguaT Agua (C)

H Rot.

AireP salida

(cmAgua)P

(cmAgua)EntradaSalidaEntradaSalidaH Rot. AguaV. Agua (ml)Tiempo (s)EntradaSalida

203,84,8264010,24011682,544234

1702,41

244010,040,122122,284238

2042,21

244010,04132302,064238

2332,02

4013,820,4224210,040,511522,274234

1622,33

244210,340,121742,044036

1782,19

264010,14032162,094038

2122,01

Tabla N 3: Datos de Humidificacin para la Torre A.Aire T Aire (C)Tw Aire (C)AguaT Agua (C)

H Rot.

AireP salida

(cmAgua)P


203,45,62238,010,037,011412,384038

1402,26

2237,510,037,521662,34038

1732,34

2239,010,038,031882,294038

1882,26

4010,819,52239,09,538,611302,374036

1322,31

2238,39,038,021642,384038

1662,38

2239,59,038,031902,314036

1902,32

Donde:

H. Rot: la altura del rotametro,

P: Presin

P: Cada de presin

T: Temperatura

V: Volumen

Tw: temperatura de bulbo hmedo Tabla N 4: Datos de Deshumidificacin para diferentes alturas de rotmetro de aire y agua.AireT Aire (C)Tw Aire (C)AguaT Agua (C)

H Rot.

AireP salida

(cmAgua)P


205,45,8Torre B. Proceso de Humidificacin

244010,04132302,064238

2332,02

Torre A. Proceso de Deshumidificacin

3812381221322,18612

1262,03

3812381231962,34512

1852,3

3813371242282,25810

2222,31

A.3: RESULTADOS

Tabla N 8: Presiones, Velocidad, densidad y caudal de aire en el proceso de Humidificacin de la Torre B. La primera parte de la tabla para altura del rotmetro de aire igual a 20 y la segunda parte para 40, cada parte para alturas del rotmetro de agua de 2,3 y 4 respectivamente.AireIteracin N 1Iteracin N 2Final

P.salida

(Pa)P.entrada

(Pa).entrada

(Kg/m3)v.sup.

(m/s)Re Co

calcv. calc.

(m/s)Re Co

calcv. calc.

(m/s)Q

(m3/s)G

(Kg/s)

89276,589746,91,0518,1052073,90,58617,38950037,6480,58617,3890,000550,00058

1,0518,1052424,60,58617,33150205,7790,58617,3310,000550,00058

1,0518,1052424,60,58617,33150205,7790,58617,3310,000550,00058

90256,592255,71,0936,55109578,70,58635,117105282,5060,58635,1170,001110,00122

1,0836,67109209,10,58635,236104927,4590,58635,2360,001120,00121

1,0836,80108843,20,58635,354104575,9800,58635,3550,001120,00121

Tabla N 9: Presiones, Velocidad, densidad y caudal de aire en el proceso de Humidificacin de la Torre A. La primera parte de la tabla para altura del rotmetro de aire igual a 20 y la segunda parte para 40, cada parte para alturas del rotmetro de agua de 1,2 y 3 respectivamente.

AireIteracin N 1Iteracin N 2Final

P.salida

(Pa)P.entrada

(Pa).entrada

(Kg/m3)v.sup.

(m/s)ReCo

calcv. calc.

(m/s)Re Co

calc. v. calc.

(m/s)Q

(m3/s)G

(Kg/s)

89237,389786,11,0619,4156638,70,58618,65254423,0710,58618,6520,000590,00063

1,0619,4156638,70,58618,65254423,0710,58618,6520,000590,00063

1,0619,4156638,70,58618,65254423,0710,58618,6520,000590,00063

89962,591873,51,0935,81106912,10,58634,405102720,7370,58634,4050,001090,00119

1,0935,81106912,10,58634,405102720,7370,58634,4050,001090,00119

1,0935,81106912,10,58634,405102720,7370,58634,4050,001090,00119

Tabla N 10: Presiones, Velocidad, densidad y caudal de aire en el proceso de Deshumidificacin de la Torre A y humidificacin de la Torre B. La tabla presenta altura del rotmetro de aire igual a 20 y altura del rotmetro de agua de la Torre B igual a 3 y para alturas del rotmetro de agua de la torre A de 2,3 y 4 respectivamente.

AireIteracin N 1Iteracin N 2Final

P.salida

(Pa)P.entrada

(Pa).entrada

(Kg/m3)v.sup.

(m/s)Re Co

calc. v. calc.

(m/s)Re Co

calc.v. calc.

(m/s)Q

(m3/s)G

(Kg/s)

89433,390001,7Torre B... Proceso de Humidificacin

1,0619,8057515,70,58619,02455265,6700,58619,0240,000600,00064

Torre A... Proceso de Deshumidificacin

1,0120,2656206,20,58619,46754007,6440,58619,4670,000620,00062

1,0120,2656206,20,58619,46754007,6440,58619,4670,000620,00062

1,0120,2656206,20,58619,46754007,6440,58619,4670,000620,00062

Donde P: presin, v: velocidad del aire, Re: Nmero de Reynolds, Q: caudal de aire, G: flujo msico de aire, Co: coeficiente de descarga del medidor, : densidad del aire. Sup.: supuesto, calc: calculado.Tabla N 11 Humedades absolutas y entalpas del aire a la entrada y salida de la humidificacin de la Torre B. La primera parte de la tabla para altura del rotmetro de aire igual a 20 y la segunda parte para 40, cada parte para alturas del rotmetro de agua de 1,2 y 3 respectivamente.

EntradaG (Kg.as/s)Salida

p*w (mmHg)pv (mmHg)Yi (Kcal/Kg)pw (mmHg)pv (mmHg)Yi (Kcal/Kg)

9,191,30,00126,9600,00057755,255,20,054943,374

9,072,10,00196,9120,00057855,555,60,055243,605

9,072,10,00196,9120,00057858,258,70,058745,732

9,073,10,00286,9880,00121256,756,00,055744,401

9,252,40,00227,1000,00120955,554,60,054243,469

9,131,20,00116,8970,00120655,255,20,054943,374

Tabla N 12 Humedades absolutas y entalpas del aire a la entrada y salida de la humidificacin de la Torre A. La primera parte de la tabla para altura del rotmetro de aire igual a 20 y la segunda parte para 40, cada parte para alturas del rotmetro de agua de 1,2 y 3 respectivamente.

EntradaG (Kg.as/s)Salida


9,073,10,00297,0220,00062647,046,50,045537,095

9,073,10,00297,0220,00062648,348,30,047438,130

9,073,10,00297,0220,00062649,649,10,048339,064

8,772,50,00236,7070,00118351,251,00,050340,331

8,472,00,00186,3970,00118449,649,40,048739,108

8,472,00,00186,3970,00118449,648,80,048039,032

Donde p*w: presin parcial del aire hmedo, pv: presin parcial del vapor en el aire, Y: humedad absoluta en kg vapor/kg de aire, i: entalpia, G: flujo msico de are seco.Tabla N 13 Humedades absolutas y entalpas del aire a la entrada y salida de la humidificacin de la Torre B y deshumidificacin de la Torre A. La tabla presenta altura del rotmetro de aire igual a 20 y altura del rotmetro de agua de la Torre B igual a 3 y para alturas del rotmetro de agua de la torre A de 2,3 y 4 respectivamente.EntradaG (Kg.as/s)Salida


Torre B. Proceso de Humidificacin

9,072,10,00196,9340,0006374,55,00,004612,412


49,5849,60,049839,7590,00059410,410,40,00968,675

49,5849,60,049839,7590,00059410,410,40,00968,675

46,9546,50,046537,6810,00059610,49,90,00918,636

Torre B. Proceso de Humidificacin

11,095,10,00488,9030,00121347,047,00,046037,157


44,4443,40,043235,7020,00114311,18,60,00799,126

46,9547,00,047037,7500,00114111,810,80,01019,919

46,9547,00,047037,7500,00114111,810,80,01019,919

Tabla N 15: Datos para la construccin de la lnea de operacin de la humidificacin de la Torre B.Torre B. Proceso de Humidificacin

H aire (20)H aire (30)

H agua (2)H agua (3)H agua (4)H agua (2)H agua (3)H agua (4)

T (C)i (Kcal/Kg)T (C)i (Kcal/Kg)T (C)i (Kcal/Kg)T (C)i (Kcal/Kg)T (C)i (Kcal/Kg)T (C)i (Kcal/Kg)

4543,3744543,6054545,7324644,4014643,4694543,374

426,960426,912426,912416,988417,100406,897

Tabla N 16: Datos para la construccin de la lnea de operacin de la humidificacin de la Torre A.Torre A. Proceso de Humidificacin




4237,0954238,1304239,0644040,3314239,1084239,032

377,022397,022407,022386,707406,397406,397

Tabla N 17: Datos para la construccin de la lnea de operacin de la deshumidificacin de la Torre A





28,67538,67548,63649,12649,91949,919

1339,7591239,7591237,6811535,7021537,7501537,750

Tabla N 23 Mtodo de Simpson para determinar la altura de la unidad de transferencia en la humidificacin de la torre B

Torre B Humidificacin H aire (20)

H agua (1)H agua (2)H agua (3)

h =2,671,331,33

XoT (C)343838

pv = pw (mmHg)39,77349,58349,583

Y0,03940,04980,0498

i* (Kcal/Kg)32,28039,75939,759

i (Kcal/Kg)7,5428,2148,214

X1T (C)36,6739,3339,33

pv = pw (mmHg)46,10453,28653,286

Y0,04610,05390,0539

i* (Kcal/Kg)37,10242,59942,599

i (Kcal/Kg)22,78323,23623,236

X2T (C)39,3340,6740,67

pv = pw (mmHg)53,28657,22457,224

Y0,05390,05820,0582

i* (Kcal/Kg)42,59945,63645,636

i (Kcal/Kg)38,02438,25838,258

X3T (C)424242

pv = pw (mmHg)61,41161,41161,411

Y0,06290,06290,0629

i* (Kcal/Kg)48,88548,88548,885

i (Kcal/Kg)53,26553,28053,280

F (Xo) 0,0070,0110,011

F (X1) 0,0090,0130,013

F (X2) 0,0130,0170,017

F (X3) 0,0240,0250,025

Tabla N 24 Mtodo de Simpson para determinar la altura de la unidad de transferencia en la humidificacin de la torre B

Torre B Humidificacin H aire (40)

H agua

(1)H agua

(2)H agua

(3)

h =2,671,330,67

XoT (C)343638

pv = pw (mmHg)39,77344,44549,583

Y0,0390,0440,050

i* (Kcal/Kg)32,28035,83739,759

i (Kcal/Kg)7,54278,1618,204

X1T (C)36,6737,3338,67

pv = pw (mmHg)46,10447,81651,406

Y0,04610,04790,0518

i* (Kcal/Kg)37,10238,40941,156

i (Kcal/Kg)22,78423,19623,226

X2T (C)39,3338,6739,33

pv = pw (mmHg)53,28651,40653,286

Y0,0540,0520,054

i* (Kcal/Kg)42,59941,15642,599

i (Kcal/Kg)38,02538,23138,248

X3T (C)424040

pv = pw (mmHg)61,41155,22555,225

Y0,0630,0560,056

i* (Kcal/Kg)48,88544,09244,092

i (Kcal/Kg)53,26653,26653,270

F (Xo) 0,0110,0140,020

F (X1) 0,0140,0160,022

F (X2) 0,0200,0190,025

F (X3) 0,0310,0220,028

Tabla N 25 Mtodo de Simpson para determinar la altura de la unidad de transferencia en la humidificacin de la torre A

Torre A Humidificacin H aire (20)


h 0,670,670,67

XoT (C)383838

pv = pw (mmHg)49,58349,58349,583

Y0,0500,0500,050

i* (Kcal/Kg)39,75939,75939,759

i (Kcal/Kg)7,5428,2148,214

X1T (C)38,6738,6738,67

pv = pw (mmHg)51,40651,40651,406

Y0,05180,05180,0518

i* (Kcal/Kg)41,15641,15641,156

i (Kcal/Kg)22,78323,23623,236

X2T (C)39,3339,3339,33

pv = pw (mmHg)53,28653,28653,286

Y0,0540,0540,054

i* (Kcal/Kg)42,59942,59942,599

i (Kcal/Kg)38,02438,25838,258

X3T (C)404040

pv = pw (mmHg)55,22555,22555,225

Y0,0560,0560,056

i* (Kcal/Kg)44,09244,09244,092

i (Kcal/Kg)53,26553,28053,280

F (Xo) 0,0420,0220,015

F (X1) 0,0500,0260,017

F (X2) 0,0620,0330,021

F (X3) 0,0820,0430,028

Tabla N 26 Mtodo de Simpson para determinar la altura de la unidad de transferencia en la humidificacin de la torre A

Torre A Humidificacin H aire (40)


h 1,330,671,33

XoT (C)363836

pv = pw (mmHg)44,44549,58344,445

Y0,0440,0500,044

i* (Kcal/Kg)35,83739,75935,837

i (Kcal/Kg)8,2147,5408,240

X1T (C)37,3338,6737,33

pv = pw (mmHg)47,81651,40647,816

Y0,04790,05180,0479

i* (Kcal/Kg)38,40941,15638,409

i (Kcal/Kg)36,47821,89522,357

X2T (C)38,66739,33338,667

pv = pw (mmHg)51,40653,28651,406

Y0,0520,0540,052

i* (Kcal/Kg)41,15642,59941,156

i (Kcal/Kg)64,74236,25136,473

X3T (C)404040

pv = pw (mmHg)55,22555,22555,225

Y0,0560,0560,056

i* (Kcal/Kg)44,09244,09244,092

i (Kcal/Kg)93,00650,60650,590

F (Xo) 0,0140,0130,009

F (X1) 0,0230,0160,012

F (X2) 0,0530,0200,016

F (X3) -0,1530,0270,028

Tabla N 27 Mtodo de Simpson para determinar la altura de la unidad de transferencia en la deshumidificacin de la torre A

Deshumidificacin H aire (20)


h -2,00-2,33-0,67

XoT (C)121210

pv = pw (mmHg)10,37310,3739,068

Y0,0100,0100,009

i* (Kcal/Kg)8,7908,7907,548

i (Kcal/Kg)37,05037,75029,317

X1T (C)10,009,679,33

pv = pw (mmHg)9,0688,8658,666

Y0,00860,00840,0082

i* (Kcal/Kg)7,5487,3507,155

i (Kcal/Kg)31,63230,54527,166

X2T (C)8,0007,3338,667

pv = pw (mmHg)7,9097,5528,280

Y0,0070,0070,008

i* (Kcal/Kg)6,3956,0296,770

i (Kcal/Kg)26,21423,34025,016

X3T (C)658

pv = pw (mmHg)6,8826,4147,909

Y0,0060,0060,007

i* (Kcal/Kg)5,3224,8136,395

i (Kcal/Kg)20,79616,13522,865

F (Xo) -0,035-0,035-0,046

F (X1) -0,042-0,043-0,050

F (X2) -0,050-0,058-0,055

F (X3) -0,065-0,088-0,061

T (C)

I*

i (kcal/kg)

(1)

(2)

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humidificación

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