mecanismo de transferencia

1. Tema: Humidificación
Solución de Ejercicio
Mecanismos de Transferencia
Profesora:
Milagros Campos
El Tigre, 14 de noviembre de 2020

2. Planteamiento:
El agua proveniente de un intercambiador se va a recuperar en una torre de
enfriamiento de tiro inducido que funciona a contracorriente con un flujo de aire. El
agua caliente a 48 ºC se introduce por el tope de la torre a razón de 600 Kg/h. m2 y sale
a 29 ºC, el aire que entra por el fondo es 2,45 veces mayor que el flujo mínimo y está a
una temperatura de 25 ºC y 15 ºC de bulbo húmedo y sale a 35 ºC. La pendiente de la
fuerza impulsora a través de la torre es 3,096 KJ / kg ºC. El coeficiente volumétrico de
transferencia de calor en la fase gaseosa es 468 KJ / h.m3.
a) Construir la curva de operación
b) Determinar el número de unidades de transferencia
c) Calcular el porcentaje de agua evaporada

3. Esquema de la torre de
enfriamiento
nDebe sustituir los valores dados en el problema
TL2=48ºC L2=29ºC hca=468
KJ/h.m3
- hLa/Kya= 3,096 KJ/Kg As ºC
Gs= 2,45 Gs min
TG1= 25ºC (bulbo seco)
TW1= 15ºC (bulbo húmedo)

4. nConstruir la curva de equilibrio
Se toman los rangos desde la temperatura de bulbo húmedo hasta
la temperaturadel líquido a la entrada de la torre. Se ubica cada
temperatura en la carta psicrométrica proyectándola hasta la curva
de Entalpia de aire saturado y se lee hacia la escala izquierda para
así obtener las distintas entalpias. Estos valores se tabulan en papel
milimetrado.
TL (ºC) 15 25 35 45 50
Hsat
(KJ/KgAs
)
42 78 132 218 274

5. a) Construir la Línea de Operación
Balance de energía
Consideraciones:
* Sistema adiabático: Q = 0
* En las torres de enfriamiento el % de evaporación es de 1 a 3%
por lo que las pérdidas se consideran despreciables, entonces
L2=L1=L
* Se desconocen las entalpias del líquido : HL = CpL (Tl -Tr)
* Al sustituir L y HL en el balance de energía queda:
L . CpL ( TL2 -TL1) = Gs ( HG2 - HG1)

6. Con lo cual se obtiene la Línea de Operación
n Calculo de Entalpia
*Para el calculo del calor húmedo se utiliza:
* El Valor de Y1 se obtiene mediante el uso de la carta
psicrométrica, con los datos TG1 =25ºC y TW1= 15ºC. El Y1
obtenido es : 0,007 Kg H2O/ Kg AS

7. * = 2502,3 KJ/Kg H2O Tr= 0
* Sustituyendo valores se tiene:
Cs1= 1,018 KJ/ Kg AS ºC y HG1 = 42,956 KJ/ Kg AS
* Ubicar en la grafica el punto ( HG1, TL1), esto determina el punto
de fondo de la línea de operación.
n Calculo de Gs min ( se desprende de la ecuación de la línea de
operación)
La única incógnita presente es
( este valor es referencial para efectos de calculo, posteriormente
se estimará el valor real)

8. se obtiene mediante la grafica, proyectando TL2 hasta
que corte la curva
de equilibrio. Leer hacia la izquierda la entalpia resultante.
= 248 KJ/ Kg AS entonces: Gs min = 232,621 kg As/ H.
m2
* Si Gs = 2,45 Gs min Gs= 569,922 Kg AS/ h.
m2
* Calculo de HG2 (real)
Se despeja HG2 de la línea de operación HG2= 126,647 KJ/ Kg
AS

9. b) Número de Unidades de Transferencia (NT)
n Construir las líneas de Fuerza Impulsora
En el fondo (1) :
* Asumir un valor de Ti menor a TL1, el valor asumido en este caso
es de 15 º C
Sustituyendo valores Hi1= 86,340 KJ/Kg AS
En la grafica, unir los puntos Ti1,Hi1 con TL1,HG1 para obtener la
primera pendiente

10. * Para obtener las otras pendientes aplicar Simpson ( 7 Puntos)
Donde :
h = 13,95 KJ/Kg AS

11. HG Hi Hi - HG
1
( Hi - HG)
f
42,96 68 25,04 0,0399 0,0399
56,90 82,5 25,6 0,0391 0,1564
70,84 91 20,16 0,0496 0,0992
84,78 110 25,22 0,0397 0,1588
98,72 124 25,28 0,0396 0,0792
112,76 141 28,34 0,0353 0,1412
126,60 156 29,4 0,0340 0,0340

12. NT = 3,29
c) Porcentaje de agua evaporada
% E = ( L2 - L1 ) . 100
L2
* Balance de masa
Se tiene como incógnita Y2
a*) HG2 = Cs2 (TG2 - Tr) + Y2 .
b*) Cs2 = 1,005 + 1,884 . Y2

13. Sustituyendo b* en a* : Y2 = 0,036 Kg H2O
Kg AS
L2 - L1 = 16,52 Kg H20
h . m2
% E = 2,75