In this talk a model for the evaluation of the variation of the water temperature along the direction of flow in an evaporating pad.

1. UNIVERSIDAD DE SONORA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
QUÍMICA Y METALURGIA.
TEMA:
HUMIDIFICACIÓN
ALUMNO:
RAMÍREZ CONTRERAS JESÚS RODRIGO
OPERACIONES UNITARIAS II
SEMESTRE 2018-01
PROFESOR:
MARCO ANTONIO NÚÑEZ ESQUER
28 DE FEBRERO DE 2018

2. Variación de la temperatura del agua a lo largo de
la dirección del flujo: efecto sobre el rendimiento
de un enfriador evaporativo.
 Journal of Fundamentals of Renewable Energy and Applications
 Vol. 2 (2012), Article ID R110301, 6 pages
 doi:10.4303/jfrea/R110301
Dr. Mahendra Singh Sodha Aneesh Somwanshi
Físico Hindú especialista en Plasma,
Óptica y Energía. Premio Padma Shri
(2003).
Disha Institute of Management and
Technology, Raipur, India.
Aplicaciones térmicas solares.

3. ÍNDICE
1. Introducción
2. Análisis
3. Experimentación
4. Resultados y discusión
5. Conclusiones
6. Referencias bibliográficas

4. 1. INTRODUCCIÓN

5. 1. INTRODUCCIÓN
Funcionamiento de un enfriador evaporativo:
2. Enfriamiento evaporativo
adiabático.
1. Esquema de un enfriador
evaporativo.

6. 1. INTRODUCCIÓN
a. Uso de enfriadores evaporativos directos
en países del tercer mundo.
b. Relación de Aridez Budyko-Lettau
D = R/(LP)
D = Relación de aridez.
R = Radiación media neta anual
P = Precipitación media anual
L = Calor latente de vaporización

7. 1. INTRODUCCIÓN
Este trabajo analiza:
1. Variación de la temperatura del agua a lo largo de la
dirección del flujo.
2. Variación de tiempo de la temperatura del agua en el
tanque.
3. Efecto de la adición de calor al agua en el tanque
inferior. También se ha derivado una expresión para la
temperatura promedio del aire frío que sale de la
plataforma.

8. 1. INTRODUCCIÓN
Este trabajo analiza:
4. La temperatura del agua de salida en estado estacionario
está en función del parámetro α:
α = hcFp / ρavacpa
hc = Coeficiente convectivo de transferencia de calor entre el aire y el agua
[=] W/(m2*°C).
Fp = Fracción de empaquetamiento del panel [=] m2/m3.
ρa = Densidad del aire [=] kg/m3.
va = Velocidad del aire [=] m/s.
cpa = Calor específico del aire a presión constante [=] J/(kg*°C).

9. 2. ANÁLISIS

10. 2. ANÁLISIS
2.1. Temperatura del aire y del agua
Figura 1. Esquema del panel y volumen de
control.
Cagua= 1000 cal/kg°C
Caire= 240 cal/kg°C

11. 2. ANÁLISIS
2.1. Temperatura del aire y del agua
La temperatura en el interior del panel está dada por:
De Ec. (1) la temperatura media y de salida del aire esta
dada por:
Donde:
Ta(0,z): Temperatura del aire de entrada (Ta0).

12. 2. ANÁLISIS
2.1. Temperatura del aire y del agua
Considerando un elemento de panel de espesor dz, el
balance de energía del agua está expresado por:
Mediante el número de Lewis que relaciona la difusividad
térmica con la difusividad másica:
𝑚w=Flujo másico de agua[=]kg/s 𝑄L=Calor convectivo latente del agua al aire en x0y0dz.
cw=Calor específico del agua[=]J/(kg°C) 𝑄S=Calor convectivo sensible del agua al aire en x0y0dz.
Pw=Presión de vapor de agua saturada en el aire a la temperatura del agua[=]N/(m2).
Pa=Presión de vapor de agua saturada en el aire[=]N/(m2).
ɣ=Humedad relativa del aire.

13. 2. ANÁLISIS
2.1. Temperatura del aire y del agua
En el rango de temperaturas que se trabajó, la presión de vapor
del agua puede representarse por:
De las ecuaciones (3), (4), (5), (6), (7) y (8) se obtiene:

14. 2. ANÁLISIS
2.1. Temperatura del aire y del agua
Integrando la ecuación (9):
De Ec. (10) la temperatura media y de salida del agua en el
panel esta dada por:

15. 2. ANÁLISIS
2.1. Temperatura del aire y del agua
De las Ec. (2) y (12) la temperatura de salida del aire está dada
por:
2.2. Temperatura del agua en el tanque
El balance de energía para el agua en el tanque es:
De Ec. (11) y (14):

16. 3. Experimentación

17. 3. EXPERIMENTACIÓN
Dimensiones del cuarto:
(6 x 6 x 3.6) m3
Figura 2. Cuarto climatizado:
termopares e higrómetros.
Figura 3. Enfriador de prueba:
1. Panel, 2. Abanico, 3.
Bomba, 4. Tanque, 5.
Resistencia, 6. Depósito
perforado, 7. Rotámetro, 8.
Ducto de salida, 9. Tubo de
agua (con termopar).
Dimensiones del panel: (0.76 x 0.6 x 0.1) m3
(0.76x0.60) m2 entrada y salida del aire.
(0.76x0.10) m2 madera prensada.
(0.60x0.10) m2 entrada y salida del agua.
hC=25.2va
0.65 W/(m2°C)
Fp=440 m2/m3

18. 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

19. 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1. Validación del modelo
Tabla 1. Temperaturas experimentales y teóricas en el estado estable del agua y el aire de
salida.
Tabla 2. Condiciones iniciales para las cuales se
observó la variación de la temperatura del agua en el
tanque respecto al tiempo. ( 𝒎w=0.116 kg/s) (mt= 85 kg)

20. 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1. Validación del modelo
Tabla 2.
Tabla 3. Comparación de las temperaturas del agua (°C) en el tanque observadas (O) y computarizadas
(C). La masa en el tanque es Mt = 85 kg.

21. 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1. Validación del modelo
Figura 4. Variación de la temperatura del agua (°C) en el
tanque (Condiciones iniciales 2, tabla 2): la curva indica los
valores teóricos y los puntos indican los valores
experimentales.
Tabla 2.

22. 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1. Validación del modelo
Figura 5. Correlación de la temperatura
del agua de salida con la longitud en la
dirección de flujo del panel a Ta0=40°C,
Tw0=30°C, ɣ=0.22 y Mw = 0.116 kg/s. Las
letras a, b, c, d, e y f se refieren a α=11,
10, 9, 8, 7 y 6 respectivamente.
Figura 6. Correlación de la temperatura
media del aire de salida con la longitud
en la dirección de flujo del panel a
Ta0=40°C, Tw0=30°C, ɣ=0.22 y Mw =
0.116 kg/s. Las letras a, b, c, d, e y f se
refieren a α=11, 10, 9, 8, 7 y 6
respectivamente.

23. 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1. Validación del modelo
Tabla 4. Temperatura del agua en el tanque y temperatura media del aire de
salida en el estado estable (después de una hora) a Ta0=40°C, va=1.5 m/s,
ɣ=0.22, Mw = 0.116 kg/s y Mt = 85 kg.

24. 5. CONCLUSIONES

25. 5. CONCLUSIONES
a. Se desarrolló y validó experimentalmente un modelo para la
evaluación del rendimiento de un panel de evaporación,
teniendo en cuenta la variación de la temperatura del agua,
en la dirección del flujo en el panel.
b. El modelo también se amplió para evaluar la temperatura
del tanque en función de la tasa de adición de calor (para
enfriar objetos extraños).
c. En los enfriadores evaporativos se alcanza el estado
estable en un tiempo del orden de una hora o menos.

26. 6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

27. 6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

28. ¡GRACIAS POR SU ATENCIÓN!