Practica Nº 2. Secado de solidos UNEFM

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(1)

Practica Nº 2 : Secado De Sólidos

Practica Nº 2 : Secado De Sólidos

Chirinos Ana C.I: 24.425.582 Sibada Andrés C.I: 20.932.752gandica Andreina C.I :

Área De Tecnología, Programa De Ingeniería Química. Prof. José Ojeda.

Laboratorio De Operaciones Unitarias II, Sección 52, 07/09/2016

Chanajose@Hotmail.Com ; Manuelsibada_01@Hotmail.Com

Resumen:

Resumen:

El secado de sólidos consiste en la eliminación de cantidades pequeñas de

agua u otro líquido contenido en un material sólido, con el fin de reducir el líquido

residual hasta un valor aceptablemente bajo. la finalidad de la practica consistió en

evaluarlas principales variables que controlan el proceso de secado en un secador

rotatorio notando su funcionamiento y evaluando la influencia de la variables como son

la velocidad de flujo, temperaturas, humedad relativa del aire, tiempo de resistencia y

velocidad de transferencia de calor , pudiendo así calcular el coeficiente volumétrico y

determinar la eficiencia de un secador rotatorio a diferentes condiciones de operación,

se logro apreciar que una resistencia y el ventilador a máxima velocidad una mejor

eficiencia.

INTRODUCCIÓN.

INTRODUCCIÓN.

El exceso de humedad contenida por

los materiales puede

eliminarse

por métodos mecánicos.

Pero

la

eliminación más completa de la

humedad se obtiene mediante el secado

térmico

Esta operación se utiliza ampliamente

en la tecnología química y es muy

común que sea la última operación en

la producción precedente a la salida

del producto resultante Es evidente que

la eliminación de agua o en general de

líquidos existentes en sólidos es más

económica por acción mecánica que por

acción térmica. La dificultad de

los medios mecánicos surge cuando

los productos finales y gran número de

productos intermedios deben cumplir

especificaciones rigurosas en cuanto a

la humedad final. Habitualmente una

centrífuga trabajando con grandes

cargas de sólido húmedo dejará

humedades en torno al 10-20 %, aunque

en casos excepcionales como la sal

común o cloruro sódico se puede

alcanzar el 1 %. El uso de los sacadores

rotatorios constituye uno de los

procesos mas utilizados para el secado

de una amplia gama de materiales a

nivel industrial, esto por que es un

método rápido y de bajo costo unitario

cuando se trata de grandes cantidades de

material. En el secador rotatorio, el flujo

de aire puede ser tanto en paralelo como

a contracorriente, el material húmedo

esta en continuo movimiento gracias a

la rotación del secador, dejándolo caer a

través de una corriente de aire caliente

que circula a lo largo del tambor del

secador. Estos equipos son muy

adecuados para el secado de productos

granulares, la acción de volcado es

beneficiosa, ya que se forma una cortina

de arena expuesta perpendicular en

contacto directo con el aire caliente, con

lo cual se facilita la salida de la

humedad desde el interior de las

partículas.

1. DATOS EXPERIMENTALES 1. DATOS EXPERIMENTALES

Tabla 1.- Experimento 1. Dos resistencias Tabla 1.- Experimento 1. Dos resistencias encendidas y el ventilador a máxima potencia encendidas y el ventilador a máxima potencia

T TBSBS(ºC) T(ºC) TBHBH(ºC)(ºC) Entrada Entrada 72 35 Salida Salida 41 28

Velocidad del aire a la Velocidad del aire a la salida

salida

(2)

Tabla 2.- Experimento 2. Una resistencia Tabla 2.- Experimento 2. Una resistencia encendida y el ventilador a máxima potencia encendida y el ventilador a máxima potencia

T TBSBS(ºC) T(ºC) TBHBH(ºC)(ºC) Entrada Entrada 62 34 Salida Salida 41 29

Velocidad del aire a la Velocidad del aire a la salida

salida

1,3 m/s

Tabla 3.- Tiempo en el secador. Tabla 3.- Tiempo en el secador.

Exp

Exp 1 1 Exp Exp 22 T TAA (s) (s) 7 5 T Tppspps(s)(s) 14 9 T Ttt (s) (s) 361 364

Tabla 4.- Características del sólido. Tabla 4.- Características del sólido.

Exp

Exp 1 1 Exp Exp 22 MsHeE MsHeE(g) 11 11 MsHsE MsHsE(g) 10.6 10.6 MsHeS MsHeS (g) 50 50 MsSeE MsSeE(g) 47.9 42.4 MsSsE MsSsE(g) 47.3 42.2 T TesHesH(ºC) 33 32 T TssSssS(ºC) 36 40 1. 1. RESULTADOSRESULTADOS Tabla 5.- Humedad del sólido. Tabla 5.- Humedad del sólido.

Exp1 Exp2 Exp1 Exp2 Xi Xi 0,038 0.038 Xf Xf 0,013 0.005

Tabla 6.- Tiempo de residencia. Tabla 6.- Tiempo de residencia.

Exp1 Exp2

Exp1 Exp2

TR (s)

TR (s) 354 359

Tabla 7.- Eficiencia del proceso de secado. Tabla 7.- Eficiencia del proceso de secado.

Exp1 Exp2

Exp1 Exp2

n(%)

n(%) 10 14.28

Tabla 8.- Humedad del aire de secado. Tabla 8.- Humedad del aire de secado. Exp1 Exp2 Exp1 Exp2 Y entrada Y entrada 0,02 0.021 Y salida Y salida 0,018 0.018

Tabla 9.- Balance de energía. Tabla 9.- Balance de energía.

Exp

Exp 1 1 Exp Exp 22 G G11(Kg/s)(Kg/s) 0.047 0.047 Gs(Kg/s) Gs(Kg/s) 0.046 0.045 S S11(kg/s)(kg/s)

0.00714

0.00714

0.01 Ss(kg/s) Ss(kg/s)

0.0068

0.0068

0.037 C Cp1p1,sol(Kcal/Kg°C),sol(Kcal/Kg°C) 0.136 0.136 Cp Cp11, aire(Kcal/Kg°C), aire(Kcal/Kg°C) 0.26 0.26 HS HS11(Kcal/Kg)(Kcal/Kg) 4.81404 4.6682 C Cp2p2,sol(Kcal/Kg°C),sol(Kcal/Kg°C) 0.136 0.136 Cp Cp22, aire(Kcal/Kg°C), aire(Kcal/Kg°C) 0.26 0.26 HS HS22(Kcal/Kg)(Kcal/Kg) 5.013 5.4920 HG HG11(Kcal/Kg)(Kcal/Kg) 31.07 29.25 HG HG22(Kcal/Kg)(Kcal/Kg) 22.70 22.70 Q Qpp(Kcal/s)(Kcal/s) -0.3988 -0.304

Tabla 10.- Calculo de transferencia de calor Tabla 10.- Calculo de transferencia de calor analíticamente. analíticamente. Exp1 Exp2 Exp1 Exp2 ∆TTLMLM 22.94 18.88 U (Kcal/hm U (Kcal/hm33ºC)ºC) 0.2929 0.2845 V (m V (m33)) 0.053 0.053 Q (Kcal/h) Q (Kcal/h) 0.3561 0.2846 2.

2. ANÁLISIS DE RESULTADOSANÁLISIS DE RESULTADOS

Según los datos obtenidos luego de los cálculos podemos observar que existe mayor eficienciencia en el experimento 2 donde tenemos una sola resistencia y el ventilador a máxima velocidad , esta fue de 14.28 un poco mayor que la en el experimento 1 con dos resistencias y el ventilador al máximo que fue de 10% con esto se `puede concluir que con un menor numero de resistencias mayor será la eficiencia del secado.

Con respecto a la velocidad de tranferencia de calor notamos q en el experimento 1 es mayor como era de esperarse ya que posee una resitencia mas que en el experimento dos , hay que tener en cuenta que estos valores pueden variar con relación a lo que ocurre en el procesó ya que al observar las cartas psiclometricas posiblemente tengamos un error al igual que con la lectura de las temperaturas de bulbo seca y húmedo que pueden variar rápidamente su valor con respecto al tiempo

3.

3. CONCLUSIONES CONCLUSIONES YY RECOMENDACIONES

RECOMENDACIONES

--Se debe tener en cuenta las características del material que se va a secar y el equipo a usar, en cuanto al tamaño de partículas y si la técnica

(3)

sirve para polvos finos como granulados, para que se dé un correcto secado.

--Se observaron variables que pueden afectar al secado, las cuales son la temperatura, humedad, velocidad del aire y la permanencia del material dentro del secador.

-El secador rotatorio tiene como función, disminuir el contenido de humedad de un sólido, para esto el flujo de un gas, en este caso aire, en contracorriente con el sólido que va bajando, para que exista mayor transferencia de calor, y sea más eficiente el proceso.

-La eficiencia del proceso de secado, depende directamente de las temperaturas de entrada del sólido y de la salida, y por ende de las resistencias y el flujo de aire en el secador. -Se recomienda utilizar un sólido que se adapte más a lo que se quiere realizar en la práctica, debido a que el sílice tiene la propiedad de absorber la humedad.

-Las personas encargadas de leer las temperaturas de bulbo húmedo y bulbo seco deben hacerlo inmediatamente cuando se les indique.

4.

4. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASREFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

 PERRY, Robert. Manual del

Ingeniero Químico. Tomo I. Editorial McGraw-Hill. Sexta Edición. 1998.

 Mc CABE, W, Smith. J.

Operaciones Unitarias En Ingeniería Química. Editorial McGraw-Hill. Sexta Edición, 2001.

 Geankoplis, C. (1998). Procesos de

transporte y operaciones unitarias. Tercera Edición. México. 579-634 5.

5. NOMENCLATURANOMENCLATURA MsSeE:

MsSeE: Masa del solido seco en la entrada de la estufa

MsSsE:

MsSsE: Masa del solido seco a la salida de la estufa

MsHeE:

MsHeE: Masa del solido húmedo en la entrada de la estufa

MsHsE:

MsHsE: Masa del solido húmedo en la salida de la estufa

TA:

TA: Tiempo de alimentación TT:

TT: Tiempo total Xi:

Xi: Humedad inicial del sólido. Xf:

Xf: Humedad final del sólido. Ta: tiempo de alimentación Tt:

Tt: Tiempo Total Tr:

Tr: Tiempo de Retención



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

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: : Temperatura de Bulbo Seco.



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



:: Temperatura de Bulbo Húmedo. Y

Y: Humedad Absoluta del aire. X

X11, X, X22: humedad del solido a la entrada y salida,

respectivamente. Y

Y22, , YY11: humedad del aire a la entrada y salida,

respectivamente. SS

SS: Flujo de sólido libre de humedad HS

HS11, , HSHS22: Entalpia del sólido a la entrada y

salida delsecador, respectivamente. HG

HG22, , HGHG11: Entalpía del aire a la entrada y

salida delsecador, respectivamente. C

Cpp,sol,sol: Calor especifico del sólido

C

Cpp, aire, aire: calor especifico de la humedad

Q

Qpp: Pérdidas de calor.

Q:

Q: calor utilizado para secar, Kcal/h V:

V: volumen del secador, m3 U

U: coeficiente volumétrico de transferencia de calor.

ΔT

ΔTLMLM:: diferencia media de temperatura, tomada

comologarítmica de las depresiones de bulbo húmedo a la entrada (2) y salida (1) del secador. GS:

GS: velocidad másica del aire. D: D: diámetro. U: U: Coeficiente volumétrico 6. 6. APÉNDICEAPÉNDICE

Cálculo de la humedad inicial del solido: Cálculo de la humedad inicial del solido:

 



= = 

 −

 − 



 ==





11−10.6

11−10.6

10.6

10.6

= 0.038

= 0.038

Cálculo de la humedad final del solido: Cálculo de la humedad final del solido:

 



= = 

 −

 − 



 ==





47.9−47.3

47.9−47.3

47.3

47.3

= 0.013

= 0.013

Determinación del tiempo de retención Determinación del tiempo de retención:

 = 

 = 



− − 

 = 361.−7 .= 354 

 = 361.−7 .= 354 

Determinación de la humedad del aire a la Determinación de la humedad del aire a la entrada y a la salida del secador:

entrada y a la salida del secador:

 Para









= 72 ° 

= 72 ° 

y para









= 35 ° 

= 35 ° 

el valor de la humedad determinada por carta

(4)

psicométricas fue de





= =

0.02

0.02

  

  

   

   

 Para









= 41 ° 

= 41 ° 

y para









= 28 ° 

= 28 ° 

el valor de la humedad determinada por carta psicométricas fue de





= =

0.018

0.018

  

  

   

   

 Determinación de la EficienciaDeterminación de la Eficiencia

del proceso de secado. del proceso de secado.

 =

 = ||−/

−/ || ∗

∗

 =

 = ,−,

,−,

,

,  ∗

∗

 =

 =

10% 10%

Determinación de las pérdidas de calor: Determinación de las pérdidas de calor: Balance. Masa en el Secador

Balance. Masa en el Secador

SS



..XX



+ + GG



..YY



=

= GG



..YY



+ + SS



..XX



Determinación del flujo de solido libre de Determinación del flujo de solido libre de humedad: humedad:





= = 

+

+











= = 











= = 0.05 

0.05 

7.

7. = 0.00714

= 0.00714 

.

.







= =

0.0071 

0.0071



.

.

11 + + 0.0.03

038 

8  = 0.0068

= 0.0068 

.

.



Balance. Energía en el Secador Balance. Energía en el Secador

SS



..HH





+ + GG



..HH





= GG

=



..HH





+ + SS



..HH





+ + Qp

Qp

Determinación del flujo de aire libre de Determinación del flujo de aire libre de humedad: humedad:

  = = ∗

∗ ∗

∗ 





=

= 





∗ ∗ 





∗ ∗ 











= 1.3

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

.

.







= ,

= ,

.

.











= = 

√ √





==

11

1,08

1,08 

.

.



= 0,980

= 0,980.

.





Determinando

√ √





en las cartas psicométricas, a partir de los datos obtenidos el valor es de 1,02



,

,

 

 





= =

∗

∗





==

∗.

∗.



==



0.038

0.038







= (1.3

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.

.)∗(0,980

)∗(0,980 .

.





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∗ 0.038

∗ 0.038









= 0.048

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.

.

.





= = 

+

+





 = =

0.048

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.

.

.

11 + + 0.0.0022 = 0.047

= 0.047 .

.

.

.

Determinación de las entalpias del solido: Determinación de las entalpias del solido:







= =  



.

.

+ +   



∗ ∗ 







 ∗∗ 





−− 













= [0.136 

= [0.136

.∗°

.∗°



+(0.038 ∗0.26

+(0.038 ∗0.26 

.∗°

.∗° )])]



∗∗ 33−0

33−0 °

°

= 4.81404

= 4.81404 



.

.







= =  



.

.

+ +   



∗ ∗ 







 ∗∗ 





−− 













= [0.136 

= [0.136

.∗°

.∗°



+(0.013 ∗0.26

+(0.013 ∗0.26 

.∗°

.∗° )])]



∗∗ 36−0

36−0 ° = 5.013

° = 5.013 



.

.

Determinación de las entalpias del aire: Determinación de las entalpias del aire: Las entalpias de entrada y salida del aire se Las entalpias de entrada y salida del aire se buscan en las cartas psicométricas: buscan en las cartas psicométricas:

 Para









= 72°

= 72°

y para



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



= 35°

= 35°

el valor de la

entalpia del aire determinada por carta psicométricas es de:







= 130

= 130 



 = 



= ..

 



.

.

 Para









= 41° 

= 41° 

y para









= 28° 

= 28° 

el valor de la entalpia del aire determinada por carta psicométricas es de:

(5)

Despejando

Despejando





de la ecuación del balance de de la ecuación del balance de energía y sustituyendo los valores energía y sustituyendo los valores pertinentes: pertinentes:





=

= 



..





+ + 



..





− − 



..





− − 



..









= (0.0068

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.

.

. ∗4.81404

∗4.81404 



. ) )

.

+(0.047

+(0.047 .

.

.

.

∗22.70

∗22.70





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. ) )

−(0.047

−(0.047 .

.

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.

∗31.07

∗31.07 



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( 0.006

0688 

.

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∗ ∗ 5.5.01

0133 



.

. ) )

= −.

= −. 



.

.

Determinación de Q analíticamente Determinación de Q analíticamente Q=U*V* Q=U*V*∆TTLMLM U= 0,5* (Gs)0,67/D U= 0,5* (0,047)0,67/0,22 U=0,2929 Kcal/h.m3ºC V=∏*r 2*L V= 0,053 m3

∆

∆





= = −

−  −− −

− 



−

−

−

−

∆TTLMLM== 22,94 °C

 = 0,2929

 = 0,2929

Kcal/h.m3ºC

∗∗ 0,0,05

053 

3 



* 22,94 °C) Q= 0,3561 Kcal/h Q= 0,3561 Kcal/h

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