Ejemplo Humectacion Adiabatica

EJEMPLO: HUMECTACIÓN ADIABÁTICA

Una corriente de aire a 30°C y 10% de humedad relativa se humecta en una torre de aspersión adiabática que funciona a P=1atm. El aire que emerge debe tener una humedad relativa de 40%.

1. Determine la humedad absoluta y la temperatura de saturación adiabática del aire de entrada.

2. Use el diagrama psicométrico para calcular:

a) La velocidad a la cual se debe agregar el agua para humectar 1000 Kg/h del aire de entrada, y

b) La temperatura del aire de salida.

SOLUCIÓN:

Suponemos que el calor necesario para aumentar la temperatura del líquido en la torre de aspersión es despreciable en comparación con el calor de vaporización del agua, de modo que el aire sigue una curva de saturación adiabática (línea de temperatura de bulbo húmedo constante) sobre el diagrama psicométrico.

1. Aire a 30°C, 10% de humedad relativa

2. El estado del aire de salida debe encontrarse sobre la línea Tbh= 13.2°C. A partir de la intersección de esta línea con la curva para hr= 40%, se determina que la humedad del gas de salida es 0.0063Kg H2/Kg DA. La velocidad de flujo del aire seco de entrada (y salida), mDA. Es:

mDA= (1000Kg aire/h)(1Kg DA/1.0026 Kg aire)= 997.4 Kg DA/h

La cantidad de agua que se debe evaporar, mH2O, puede calcularse como la diferencia entre las velocidades de flujo de agua de entrada y de salida en la corriente de aire.

mH2O= (997.4 Kg DA/h)(0.0063-0.0026)Kg H2O/ Kg DA= 3.7 Kg H2O/h

De la figura 8.4-1 se ve que la temperatura del aire de salida es 21.2°C

A continuación se muestra el diagrama de flujo de una operación de enfriamiento adiabático. Se ponen en contacto una corriente de aire caliente y una corriente de agua líquida (enfriamiento o humectación pos aspersión), o un sólido húmedo (secado), o una suspensión sólida (secado por aspersión). El aire entra a T1 y sale a T3, el agua y cualquier sólido entran a T2 y salen T4, el agua líquida que entra se evapora a velocidad de mwe(Kg/s).

Supongamos que:

1.- (CP)aire (Cp)H2O, y (∆HV)H2O son independientes de la temperatura a las condiciones prevalecientes del proceso.

2. Los cambios de entalpia que experimenta el agua líquida sin evaporar y el sólido (si lo hay) al pasar de T2 a T4, son despreciables en comparación con los cambios que sufren el aire húmedo de entrada y el agua evaporada.

3. El calor necesario para elevar la temperatura del agua líquida de T2 a T3 es despreciable en comparación con el calor de vaporización del agua.

Si se escribe la ecuación de balance de energía (∆H=0) para este proceso y se hacen estas tres suposiciones, la ecuación simplificada se transforma en:

Ahora suponga que se especifican la temperatura T1 y la humedad absoluta mw1lma del aire de entrada, de modo que el estado del aire de entrada se fija en el diagrama psicométrico. Si además se especifica la temperatura del aire de salida T3(<T1), entonces se puede calcular mwelma a partir de la ecuación:

Y a su vez, se puede emplear para calcular la húmedas absoluta del aire de salida (mwe + mw1)l ma.

La temperatura de salida y la humedad determinadas de esta manera están representadas por un punto en el diagrama psicométrico. Si se asume un valor más bajo de T3, se calculará una humedad de salida más alta y se obtendrá otro punto sobre el diagrama. El conjunto de estos puntos para T1 y mw1lma específicas define una curva en el diagrama, conocida como curva de saturación adiabática. Si las tres suposiciones efectuadas son válidas, el estado final del aire sometido a humectación adiabática debe encontrarse sobre la curva de saturación adiabática que atraviesa por el estado de entrada en el diagrama psicométrico.

Si la temperatura de

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