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Humidificación

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Academic year: 2020

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(1)

Universidad Autónoma del

Estado de Hidalgo

Escuela Superior de Ciudad Sahagún

Humidificación

Materia

:

Operaciones Unitarias

Profesor:

Pérez Sánchez Blasa

Séptimo Semestre

Ingeniería Industrial

(2)

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 PPA

)

H=

(

18.02 28.97

)(

3.57

101.3−3.59

)

=0.022

kg H2O kg a . s

PAS= PA

HR∗100

PAS=3.57

0.52∗100=686.53

HS=18.02 28.97−

PAS

PPAs

HS=

(

18.02 28.97

)(

6.55kpa

101.3−6.55

)

=0.043

kg H2O kg a . s

(3)

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)=0.9814m

3aire+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

(4)

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 PPAs

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.s

9.3-5 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

(5)

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

(6)

νM=GS

MVHM

νM=

(

3355.26(.8569)

)

=2875.1222m 3

9.3-6 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

(7)

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+

GS1

GS1

(

HMH1

)

=Wν

Wν=2190.60(.020−.009)=24.0966Kg H2O

P = 1 atm

WV = ¿

Aire M

(8)

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(HMH1)

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

(9)

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

(10)

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

(11)

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

(12)

13.26 Kg H2O

GS1

(

H2H1

)

=M

(

X1X2

)

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)

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