Examen de Humidificación y Enfriamiento de Agua.

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIHUAHUA
FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS[pic 1][pic 2]

OPERACIONES UNITARIAS III

Examen de Humidificación y Enfriamiento de Agua.

Equipo 3

Aguirre Gardea, Oscar 257520 / Corrales Rugelio, Alfredo 257536 / Romero Castañón, Yaresmin 257514 / Escárcega Bustillos, Edgar 257672 / Ríos Ortega, Erika 257623

Resumen

Se realizó el diseño de una torre de enfriamiento de agua por medio de las operaciones unitarias de Humidificación basados los parámetros de diseño en las condiciones climáticas de la ciudad de Chihuahua, con el fin de determinar el tamaño del empaque dentro de la torre ZT. Para esto se tomaron en cuenta las temperaturas y las humedades relativas entre el año 2014 y el mes de Abril de 2015.

Contenido

1. Redacción del problema

1. Diagrama del problema

1. Datos Climáticos

1. Parámetros.
2. Valores climatológicos medios y totales anuales

1. Tabla 1: datos climatológicos de la ciudad de Chihuahua.

1. Empaque
2. Diseño de la torre

1. Area transversal efectiva
2.  Flujo volumétrico  del agua
3. Aproximación
4. Método Merkel
5. Caída de presión
6. Velocidad del aire

1. Ventilador
2. Bomba
3. Referencias
4. Anexos

I.- Redacción del Problema.

Llevar a cabo el diseño de una torre de enfriamiento, considerando un flujo de agua en litros/min y una temperatura de entrada a la torre. El flujo de agua  de 50 L/ min y una temperatura de 38°C. Para llevar a cabo el diseño, deberán hacer ciertas consideraciones, pero estas deben fundamentarlas. Algunas de ellas se describen a continuación.

1. Las propiedades del aire, que se utilicen, las obtendrán de las condiciones climáticas que se tienen en la ciudad, durante el año, así como aspectos importantes del diseño, como intervalo, aproximación, etc.
2. Selección del empaque
3. Deberán calcular caídas de presión en la torre y la potencia del ventilador

1.1 Diagrama del problema

Diseño de una torre de tiro forzado, la cual es alimentada por 50 litros / min de agua a una temperatura de 38°C[pic 3]

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Tabla 1. Datos del aire a la entrada

II.- DATOS CLIMATICOS

2.1 Parámetros necesarios:

• Temperatura del agua caliente que se enfriara.
• Temperatura del agua fría.
• Temperatura de bulbo húmedo.
• Flujo másico de aire.
• Flujo másico de agua.

1. Valores climáticos medios anuales

Para la realizacion de los cálculos de las medias anuales se utilizaron datos del mes de Abril de 2015 registrado por la CONAGUA mostrados a continuación, asi como de los datos del año 2014 en la ciudad (www.tutiempo.net/clima).

Tabla 1: datos climatológicos de la ciudad de Chihuahua, Chihuahua, México.  Consultados en la página oficial de la CONAGUA, referentes al mes de Abril de 2015.

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Tabla 2: datos climatológicos de la ciudad de Chihuahua al año 2014. Consultados en la página www.tutiempo.net/clima

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Con ayuda del software del Departamento de Máquinas y Motores térmicos, el cual está basado en la utilización de cartas psicométricas, se determinó el valor de la Tbh para su posterior comprobación con ayuda de las cartas psicométricas (Treybal, 1980). Como resultado, se localizó la temperatura de 27.9°C y una humedad porcentual de 35.7%, una Tbh de 17°C y una humedad absoluta de 0.009959 kg de Agua / kg aire seco.

III.- Material de Empaque.

Se eligió un material de empaque CF-1200-AT de la marca BrentWood. Está elaborado con Policloruro de Vinil (PVC), con una inclinación de 30° en el acanalado.

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Figura 1. Empaque estructurado de PVC, CF-1200-AT

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Tabla 3. Especificaciones técnicas del material de empaque CF-1200-AT marca Brentwood.

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Figura 4. Relación de flujo másico de líquido/flujo másico de gas versus número adimensional característico del material de empaque (Brentwood Industries, Inc. 2010).

1. DISEÑO DE LA TORRE

Área transversal de la torre: 32 pies2

4.1 Área transversal efectiva

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4.2 Flujo volumétrico del agua (L)

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Con el flujo volumétrico del agua se puede calcular el Gxa

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Si se supone una temperatura igual a la de bulbo húmedo en la salida del agua sería una eficiencia óptima, pero esto requeriría de tener una torre de grandes dimensiones y con valores muy altos, por lo cual se supondrá una temperatura de 19 °C en la salida del agua.

4.3 Aproximación

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4.4 Método Merkel

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Dónde:

K = es el coeficiente de transferencia de masa en lb agua/H.ft2

a = área de contacto ft2/ ft3 por volumen de la torre

V= volumen de enfriamiento activo ft3/ft2 de área plana

L= flujo de agua lb/H.ft2

H´= entalpia del aire saturado a temperatura de agua BTU/ lb

H= entalpia de aire BTU/lb

T1, T2= Temperaturas del agua de entrada y salida °F

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Donde Hyb es la entalpia del aire en la entrada.

Para obtener la entalpia del aire a la salida de la parte superior de la torre se utilizó la siguiente figura que es la representación esquemática de transferencia de calor. Donde se traza una línea tangente a la  curva de saturación. Obteniendo 66.25 Btu/lbas.

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