Análisis del comportamiento de la torre de enfriamiento didáctica

[pic 1][pic 2]

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE PACHUCA

LABORATORIO INTEGRAL lll

Docente: Ing. Monzalvo Licona Filemón

Práctica número 17

Análisis del comportamiento de la torre de enfriamiento didáctica

Equipo No. 4

14 de noviembre de 2019

OBJETIVO: 

Determinar la transferencia de masa de una torre de enfriamiento para diferentes condiciones operacionales, mediante variaciones en la operación del equipo, para caracterizar el desempeño paramétrico del equipo

MATERIAL, EQUIPO Y SUBSTANCIAS:

MARCO TEÓRICO

Torre de enfriamiento de agua

En una torre típica para enfriamiento de agua, el agua caliente fluye a contracorriente del aire. Por lo general, el agua caliente entra por la parte superior de una torre empacada y cae en cascada a través del material de empaque, y sale por el fondo. El aire entra por la parte inferior de la torre y fluye hacia arriba, a través del agua que desciende. El empaque de la torre casi siempre es de algún polímero y el agua se distribuye por medio de acanaladuras y rebosaderos para que caiga en cascada por el enrejado de tablillas, lo cual suministra un área extensa interfacial de contacto entre el agua y el aire en forma de gotas y película de agua. El flujo de aire ascendente a través de la torre se puede inducir por medio de la tendencia natural del aire caliente a subir (tiro natural) o bien por la acción de un ventilador (1).

En la práctica, la temperatura de descarga del agua es de 5 a 15°F (3 a 8°C) por encima de la temperatura del bulbo húmedo, y esta diferencia se conoce como la aproximación. El cambio en la temperatura del agua desde la entrada hasta la salida se conoce como el intervalo, y éste es generalmente de 10 a 30°F (6 a 17°C) (2).

Cuando un fluido se pone en contacto con una superficie sólida a una temperatura distinta, el proceso resultante de intercambio de energía térmica se denomina transferencia de calor por convección. Hay dos tipos de procesos de convección: convección libre o natural y convección forzada.

Para una u otra forma de transferencia de calor por convección, la cantidad de calor es

[pic 3]

Donde

[pic 4]

transferencia de calor por convección en la interfase líquido-sólido.

A     área superficial en contacto con el fluido  en m2

Ts     Temperatura de la superficie , K

Tf,   Temperatura del fluido no perturbado lejos de la superficie transmisora del calor

El coeficiente de transferencia de calor por convección depende de la densidad, viscosidad y velocidad del fluido, así como de sus propiedades térmicas (conductividad térmica y calor específico). La resistencia térmica en la transferencia de calor por convección viene dada por

                                       [pic 5][pic 6]

El coeficiente de transferencia de masa es una constante de velocidad de difusión que relaciona la tasa de transferencia de masa, área de transferencia de masa, y el cambio de concentración como fuerza motriz:

Donde:

• Kc es el coeficiente de transferencia de masa [mol / (s · m2) / (mol / m3)], m / s
•  es la tasa de transferencia de masa [mol / s][pic 7]
• A es el área efectiva de transferencia de masa [m2]
• es la diferencia de concentración de la fuerza motriz [mol / m3].[pic 8]

[pic 9]

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

• La práctica se lleva a cabo para cada uno de los cinco diferentes porcentajes de velocidad del extractor y cinco diferentes flujos de agua

Para cada combinación de velocidad del extractor del aire con flujo de agua.

• Obtener la temperatura del aire a la entrada a la torre de enfriamiento.
• Obtener la velocidad del aire y su temperatura, a la salida del extractor.
• Obtener la temperatura del agua a la entrada de la torre de enfriamiento, así como la temperatura del agua a la salida de la torre de enfriamiento.
• Obtener la humedad relativa del aire a la entrada de la torre de enfriamiento, así como la humedad relativa del aire a la salida de la torre de enfriamiento.

MANEJO DE RESULTADOS

• Flujo de aire para cada uno de los cinco porcentajes de velocidad de aire

[pic 10]

• Cantidad de agua suministrada al aire en cada una de las combinaciones de flujo de aire con flujo de agua.

[pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

[pic 14]

[pic 15]

...