SECADO POR ATOMIZACIÓN

DATOS EXPERIMENTALES:

Temperatura de bulbo seco del aire de alimentación: To = 25Temperatura de bulbo húmedo del aire de alimentación: Th = 15%Humedad Relativa: %Hr = 48.2Temperatura de entrada de aire al atomizador: T1 = 160Temperatura de salida de aire al atomizador: T2 = 54Fracción de sólidos en la carga: 0.25Densidad de la leche (20 °C): d leche = 1.06Densidad del agua (25°C): d agua= 0.997Fracción de agua en sólidos de la salida: 0.02Tiempo de operación: t = 2149Peso de sólido recuperado: Wrecup = 67Altura en el capilar para el agua: 12Altura en el capilar para la leche: 4Volumen de leche tratada: V = 300Tiempo de paso del agua en el viscosímetro de Ostwald: ta= 60Tiempo de paso de la leche en el viscosímetro de Ostwald: tl= 595

DATOS DE TABLAS:

Temperatura de referencia: Tref= 20Capacidad calorífica del aire: 0.24Capacidad calorífica del agua (vapor): 0.446Capacidad calorífica del agua (líquido): 1Capacidad calorífica de la leche: 0.29Tensión superficial del agua: t sup agua= 73.74Viscosidad del agua: u agua = 1Calor latente de vaporización del agua a Tref: 1055.42capacidad calorífica del aire T1: Cp aire T1 0.2429capacidad calorífica del agua (vapor) T1: Cp agua T1 0.5726capacidad calorífica del aire T2: Cp aire T2 0.2410capacidad calorífica del agua (vapor) T2: Cp agua T2 0.46260

xS =

xH =

hagua=

hleche=

Caire =Cagua =C*agua =Cleche =

Clat agua=

DATOS EXPERIMENTALES:

ºC 77.0 °FºC 59.0 °F

ºC 320.0 °FºC 129.2 °F

gr/cc 25ºCgr/cc

s dato 2148,95sgr 510-443 gmmmmmLs dato 1mins dato 9min55s

DATOS DE TABLAS:

°C btu/lbºFbtu/lbºFbtu/lbºFbtu/lbºFdinas/cmCpobtu/lbbtu/lbºFbtu/lbºFbtu/lbºFbtu/lbºF

CALCULOS Y RESULTADOS

Determinación de la humedad y temperatura de saturación adiabática:

De la Carta Psicométrica con:

Temperatura de bulbo seco del aire de alimentación: To =Temperatura de bulbo húmedo del aire de alimentación: Th =

0.0068 lb agua/lb.a.s.

Siguiendo la recta de humedad constante, hasta llegar a la temperatura 1la cual corta a una recta de saturación adiabática hallamos la temperaturade saturación adiabática:

42.78 ºC

Seguimos la recta de saturación adiabática hasta cortar a la vertical de latemperatura 2 y leemos la humedad de salida:

0.05 lb. agua/ lb. a.s.

Humedad de la alimentación (H1):

Temperatura de saturación adiabática (TSat):

Humedad de salida (H2):

Determinación del flujo de entrada de la leche y del sólido obtenido:

Flujo de entrada de la leche1.1720 lb./hr.

Flujo de salida del sólido0.2990 lb./hr.

(W leche polvo) / t operación 0.2469 lb./hr.Recuperado

Cálculo de la viscosidad de la leche

Flujo de entrada de la leche: Ma=

Flujo de salida del sólido: Mp=

µleche = μagua=tlta

ρleche∗Vt operación

9.9167 Cpo

Cálculo de la tensión superficial de la leche( tsup l)

t sup. leche =

t sup. leche 26.1070 dinas/cm

Eficiencia de Secado

Efic. de secado = Cantidad de sólidos recuperado/Cantidad inicial de sólidos

Cantidad inicial de sólidos:Cantidad inicial de sólidos = 79.5 grCantidad de sólidos recuperados= 67 gr

Efic. de secado = 84.28%

Eficiencia Térmica Global ( Etg )

Etg= Calor utilizado/Calor entregadoEtg= G*Cpaire*(T1-T2)/ G*Cpaire*(T1-To)Etg= (T1-T2)/(T1-To)

Etg= 0.785

Etg= 78.52%

Eficiencia Térmica Ideal (Eti)

Eti = (T1-Tsat)/(T1-To)Eti = 0.868

Eti = 86.8%

Eficiencia Térmica Evaporativa (Ete)

Ete= (T1-T2)/(T1-Tsat)Ete= 0.9043

Ete= 90.4%

Cálculo del flujo de aire (caso Adiabático)

Balance de humedad:

entrada - salida + generación = acumulación

generación = acumulación = 0

luego:

µleche =

G*Y1 + MA*(1-Xs) = G*Y2 + Mp*Xh

hlechehagua

∗ρlecheρlagua

∗tension superficialagua

ρleche∗V∗XS

G = Ma*(1 - Xh - Xs) / ((1 - Xh)*(H2 – H1))

G = 20.208 lb/hr.G = 0.697 lb-mol/hr.

Cálculo de la densidad del aire a las condiciones de entrada:

P = 1 atm.T = 433 Kn = 0.697 mol-gr/sR = 82.06 atm. cc/g-mol KM = 28.97 gr/gr.-mol

d aire = 0.0008Q aire = 24785.6Q aire = 0.0248

G = 0.697 mol-lb a. s./s

Ga = 0.702 mol-lb a. h./s

Cálculo del flujo de aire (caso general) - Balance de Energía

Balance de energía:

entrada - salida + generación = acumulación

generación = 0acumulación = 0

entrada = salida + Qperd.

Asumiendo que:

gr/cm3

cm3/sm3/s

G1*H1 +Ma*HA =G2*H2 + Mp*Hp + Qperd. .........................(I)

G1*H1 = G[(Cp aire + H1*Cp agua )(T1 - TR) + H1*λagua a TR ]

G2*H2 = G[(Cp aire + H2*Cp agua )(T2 - TR) + H2*λagua a TR ]MA*HA = MA*Xs*Cpleche*(TA - TR) + MA*(1-Xs)*Cp agua *(TA - TR)

Como: TA = TR

MA*HA = 0 …………………………………..(II)

Mp*Hp = Mp (1-Xh )*Cp s *(T sat - TR ) + Mp *Xh *Cp agua^ * (Tsat - TR )

Mp*Hp = Mp *(Tsat - TR)*[(1-Xh )*Cpleche + Xh *Cp agua^ ]

,,,,

Qperd. = Z*(G1*H1 - Go*Ho)Qperd. = Z*G*(T1 - To)*(Cp aire + Y1*Cp agua)

25 ºC 77.0 °F %Hr =15 ºC 59.0 °F

lb agua/lb.a.s.

109 °F

lb. agua/ lb. a.s.

Densidad de la leche (20 °C):Volumen de leche tratada: V =Tiempo de operación: t =

Fracción de sólidos en la carga:Fracción de agua en sólidos de la salida:Peso de sólido recuperado: Wrecup =

Tiempo de paso del agua en el viscosímetro de Ostwald: ta=Tiempo de paso de la leche en el viscosímetro de Ostwald: tl=Viscosidad del agua:

ρleche =

xS =xH =

µagua =

Densidad de la leche (20 °C):Densidad del agua (20°C):Altura en el capilar para el agua:Altura en el capilar para la leche:Tensión superficial del agua: t sup agua=

lb./hr. Peso de sólido recuperado: Wrecup =lb./hr.

Temperatura de entrada de aire al atomizador: T1 =Temperatura de salida de aire al atomizador: T2 =Temperatura de bulbo seco del aire de alimentación: To =

ρleche =ρagua=hagua=

hleche=

160ºC

41.201 *G Btu/hr. ...................(3)

(8,9182+1055,42*H2) *G Btu/hr. ...................(4)

2.072 Btu/hr. ...................(5)

G1*H1 =

Mp*Hp =

48.2

1.06 gr/cc 25ºC300 mL

2149 s

0.250.0267 gr

60 s595 s

1 Cpo

1.06 gr/cc0.998 gr/cc

12 mm4 mm

73.74 dinas/cm

67 gr

160 ºC 320.0 °F54 ºC 129.2 °F25 ºC 77.0 °F

Temperatura de referencia(Tr): Tref= 20 °C

Capacidad calorífica del aire: 0.24 btu/lbºFCapacidad calorífica del agua (vapor): 0.446 btu/lbºFCalor latente de vaporización del agua a Tref: 1055.42 btu/lb

0.0068 lb agua/lb.a.s.0.05 lb. agua/ lb. a.s.

Capacidad calorífica de la leche: 0.29 btu/lbºFFracción de agua en sólidos de la salida: 0.02Capacidad calorífica del agua (líquido): 1 btu/lbºF

Caire =Cagua =λ agua=

Humedad de la alimentación (H1):Humedad de salida (H2):

Cleche =xH =Cpagua^ =

lb agua/lb.a.s.lb. agua/ lb. a.s.