Universidad Autónoma del
Estado de Hidalgo
Escuela Superior de Ciudad Sahagún
Humidificación
Materia
:
Operaciones Unitarias
Profesor:
Pérez Sánchez Blasa
Séptimo Semestre
Ingeniería Industrial
1. El aire de una habitación a partir de la presión de vapor está a 37.8 °C (100°F) y a presión total de 10.3 Kpa. Absolutos. Contiene vapor de agua presión parcial PA= 3.57 KPA.
Calcule:
a) Humedad
b) Humedad de saturación
c) El porcentaje de humedad relativa
Datos
T= 37.8°C
P=101.3 Kpa
PA=3.57 Kpa
Hp=100 H
Hs
HR=100 PA
PAS
H=
(
18.02 28.97)
(
PA P−PA
)
H=
(
18.02 28.97)(
3.57
101.3−3.59
)
=0.022kg H2O kg a . s
PAS= PA
HR∗100
PAS=3.57
0.52∗100=686.53
HS=18.02 28.97−
PAS
P−PAs
HS=
(
18.02 28.97)(
6.55kpa
101.3−6.55
)
=0.043kg H2O kg a . s
PAS=0.9503lb
¿2×
6.8947Kpa
1ps
1 psi =6.8947 KPA
1 Kpa = 0.145038 psi
HP=100∗0.022
0.043 =51.16 %
9.3-3 Uso de la gráfica de humedad
El aire entra a un secador a temperatura de 65.6 °C( 150°F) real, el porcentaje de humedad el volumen húmedo de esta mezcla. Además calcule también Cs usando SI y Sistema inglés, entalpia.
T=65.6°C(150°F) Punto de Rocio
Cs=1.005+1.88(H)
Cs=1.005+1.88(0.015)=1.00332 KJ
Kg a . s . ° K
VH=(2.83x10−3+4.56x10−3(H))(T °k)
VH=(2.83x10−3+4.56x10−3(0.015)
)
(65.6+273)=0.9814m3aire+vapor de agua
kg a . s.
a) Mezclar 2 masas gaseosas de diferentes características
9.3-4 Propiedades del aire
Una mezcla de aire y vapor de H2O que se alimenta un proceso de secado tiene
una temperatura de bulbo de 57.2°C (135°F) y HP=.03 Kg H2O/Kg a.s usando la
gráfica de humedad y las ecuaciones apropiadas.
Hp= 6.6 % H= 0.015 kg H2O
Calcula el porcentaje de humedad, humedad de saturación a 57.2°C del punto de rocío, el calor húmedo y volumen húmedo.
Hp=100
H Hs
Cs=1.005 + 1.88(.03)= 1.0614 KJ/Kg a.s
HS=18.02 28.97−
PAS P−PAs
57.2−55 60−55 =
P−15.741
19.920−15.741=17.57976(presion parcial de saturacion)
HS=18.02 28.97−
17.57976
101.3−17.57976=0.13061
Kg H2O kg aire Hp=100 .03
.13061=22.969
Cs=.24 + .45(.03)= .2535 BTU/Lbm a.s °F
VH= (2.83x10-3 + 4.56x10-3 (.03)(57.2 + 273))
VH
=
0.097963 m3/ Kg a.s9.3-5 Disponemos de 2000 m3 de aire con T=50°C y una T bulb húmedo de 30°C y
queremos que una vez mesclado con aire ambiente que se una tenga un Tbs = 30°C , igual al 50% un temperatura relativa = 25°C.La mezcla tiene una temperatura de bulbo seco de 15°C.
Calcular la humedad abs de la mezcla (HM), el volumen del aire ambiente adicional y el volumen de la mezcla.
Datos HR= 50%
Tbs= 50°C = 122°F = 323 °K tbs= 25°C = 77°F
Tbh= 30°C = 86 °F HM= ? = .010 Kg H2O/Kg a.s
Hf= .019 Kg H2O/Kg a.s
VM= ?
Tbs = 15°C = 59° F
Gs1(Masa gaseosa)
HR=50%
tbs= 25 °C = 77°F
HM= .01 Kg H2O/Kg a.s
HR= 50 %
V2 = .0055 Kg H2O/Kg a.s
G
S1=
V1
υ H1
GS1=
2000m3
0.942 m
3
Kg a . s
=2123.1422Kg a . s
VH1= (2.83x10-3 + 4.56x10-3 H1) T °K
VH1=(2.83x10-3 + 4.56x10-3(.019)) 323°K
VH1= .9420 m3/Kg a.s
HM=GS1H1−GS2H2
GS1+GS2
(GS1 + GS2) HM = GS1H1 - GS2H2
(2123.1422 + GS2) 0.010 = 2123.14 (.019) - GS2 (.0055)
GS2 (0.0155) = 19.1082
GS2=19.1082
.0155 =1232.78Kg a . s
VH2= (2.83x10-3 + 4.56x10-3(.0055)) 288°K
VH2= .8223 m3/Kg a.s
G
S2=υ HV 2
V= GS2 V H2
V = 1232.12 Kg a.s (.8216 m3/Kg a.s )
V = 1012.30 m3
GSM=GS1+GS2
GSM=VM
νHM
νM=GS
MVHM
νM=
(
3355.26(.8569))
=2875.1222m 39.3-6 Una corriente de aire a 82.2 °C (180°F) con H= .0655 Kg H2O/Kg a.s se pone
en contacto con agua en un saturador adiabático sale del proceso con 80% de saturación.
Calcular
a) Los valores finales de humedad y temperatura en °C
b) Los valores finales de humedad y temperatura en 100 % de saturación
Datos
T= 82.2 °C =180°F
H= .0655 Kg H2O/Kg a.s
Hs= .80
.0655 Kg H2O/Kg a.s 80%
100%
H= .081875 Kg H2O/Kg a.s
De tablas
T= 127°F = 52.7°C
H= .097 Kg H2O/Kg a.s
T= 120°F = 48.88°C
H= .081 Kg H2O/Kg a.s
b) Método para condicionar un aire
Un local de 2000 m3 contiene aire a una temperatura de 45°C y una H = 0.009 Kg
H2O/Kg a.s de humidifica con vapor que está saturado a 1 atm de presión en tal
cantidad, que la humedad adicional después de haber adicionado con calor seco a H= .020 Kg H2O/Kg a.s. suponiendo que se homogeniza perfectamente la mezcla
de aire y vapor sin haber condensación en las paredes del local y sin perdidas de calor exterior. Calcular:
a) La cantidad de vapor adicional
b) La temperatura de la mezcla
Datos
V1= 2000 m3
T1= 45°C = 318°K
H1= .007 Kg H2O/Kg a.s
a)
VH1= (2.83x10-3 + 4.56x10-3 H1) T °K
VH1=(2.83x10-3 + 4.56x10-3(.009)) 318°K
VH1 = 0.913 m3/Kg a.s
GS
M=
VM νHM
GS1=
2000m3
0.913 m
3
Kg a . s
=2190.60Kg a. s
HM=H1+Wν
GS1
GS1
(
HM−H1)
=WνWν=2190.60(.020−.009)=24.0966Kg H2O
P = 1 atm
WV = ¿
Aire M
HV= (1.005 + 1.88M)(T°C – 0)
HV= 2501.4 (.009)
HV= 63.327 KJ/Ka a.s
P = 1 atm HYV = 2675.7 KJ/Ka a.s
HYν=HY1+HYν(HM−H1)
HYν=63.327+2675.7(.020−.009)=97.9317KJ/Ka a.s 97.9317 = (1.005 + 1.88 (.020)(TM)+ 2501.4(.020)
97.9317 = (1.0426)(TM)+50.028
TM=97.9317−50.028
1.0426 =45.94° C
c) Método adicionar un líquido (Agua) que se evapora totalmente en
la masa gaseosa
3500 m3 de aire a una temperatura de 40°C y una H
R= 15 % .Se humidifica y se
enfría adicionándole 35 litros de agua a T= 20°C. Si el proceso se realiza adiabáticamente. Calcular la temperatura y la humedad de aire resultante.
Datos
V= 3500 m3
Tbs1= 40° C
HR= 15 %
WH2O=35l TH2O=20° C
TM=?
T= 9
5(50)+32=122° F
H R=15 %
WH2O=40l= 40 Kg H2O
TW= 20°C
Entalpia
T° H2O = liquido =83.84
Aire M Aire 1
VH= (2.83x10-3 + 4.56x10-3 H) T °K
VH= (2.83x10-3 + 4.56x10-3 (.0125Kg H
2O/Kg a.s)) 332 °K
VH= .932501 m3/ Kg a.s
GS1= 3500m 3
0.932501m3
Kg a . s
=3753Kg a. s
HM=0.0125+ 35Kg
3753.35kg a . s=0.0218Kg H2O/Kg a.s HY1=
(
1.005+1.88H(T−¿° C)+2501.4H)
HY1=
(
1.005+1.88(0.0125)(50)+2501.4(0.0125))
HYM=(
82.69+83.84(0.0218−0.0125))
HYM=83.46Kg H2O/Kg a.s
83.46 = (1.005 + 1.88 (0.0218)(TM)+ 2501.4(0.0218)
83.46 -54.4305 = (1.005+1.88)(0.0218)(TM
TM=83.46−54.5305
d) Poniendo en contacto el aire con un sólido húmedo (secado)
Un sólido húmedo va a secarse desde 85% hasta 10% de humedad basa húmeda. Calcular la cantidad de agua que se va a evaporar por cada 1000 Kg de producto secado.
85% entrada
Base húmedo
10% salida
X1= .85
1−.85=5.66Kg
H2O
Kg s. sinicio
X2= .10
1−.10=.11Kg
H2O Kg s . sfinal
(1000 Kg)(.9)= 900 C
Entrada= (900 Kg s.s ) (5.66 Kg H2O/Kg s.s) = 5044 Kg H2O
Salida= (900 Kg s.s ) (.11 Kg H2O/Kg s.s) = 99 Kg H2O
Entrada
85% 5094 Kg H2O
Salida
10% 99 Kg H2O
4995 Kg H2O
H2O a evaporar
1000Kg producto
H2O= .05 Kg H2O/Kg a.s
T=60°C
Un secador debe eliminar agua de un material que contiene 15% en agua en peso hasta obtener 2% de humedad, para efectuar este secado se utiliza aire que tiene una humedad igual a .03 Kg H2O/Kg a.s y una temperatura de 100 °C al sire a la
salida del secador lleva una humedad de .05 Kg H2O/Kg a.s y una temperatura de
60° C. Calcular los m3 de aire que entra en el secador para cada 100 Kg de
material alimentado.
X1= .15
1−.15=.1764Kg
H2O Kg s. sinicio
X2= .02
1−.02=.02040Kg
H2O Kg s . sfinal
(100 Kg s.s )(.85) = 85 Kg s.s
Entrada= (85 Kg s.s ) (.1764 Kg H2O/Kg s.s) = 14.994 Kg H2O
Salida= (85 Kg s.s ) (.02040 Kg H2O/Kg s.s) = 1.734 Kg H2O
Entrada
15% 14.994 Kg H2O
2% 1.734 Kg H2O
H2O
15% peso
M= 100Kg 2% H2O
Aire
H1= .03 Kg H2O/Kg a.s
13.26 Kg H2O
GS1
(
H2−H1)
=M(
X1−X2)
GS1=
85(.1764−.020)
(.05−.03) =664.7Kg a . s VH= (2.83x10-3 + 4.56x10-3 H) T °K
VH= (2.83x10-3 + 4.56x10-3 (.03 Kg H
2O/Kg a.s)) 373 °K
VH= 1.1066 m3/ Kg a.s
GS1=V
νH
V= GS1 VH
V= (664.7 Kg a.s )(1.1066 m3/Kg a.s)