HUMIDIFICACIÓN

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, Decana de América) FACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA QUÍMICA DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE OPERACIONES UNITARIAS CURSO : LABORATORIO INGENIERÍA QUÍMICA II TEMA : TORRE DE ENFRIAMIENTO PROFESOR : Ing. Jorge León Llerena ALUMNO : Reynoso Centeno, katherine Pérez Rasco, Henry Aguilar García, Julio c. Mancha Arostegui, Javier GRUPO : SABADO 08:00 – 14:00 h 1

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Per, Decana de Amrica)FACULTAD DE QUMICA E INGENIERA QUMICADEPARTAMENTO ACADMICO DE OPERACIONES UNITARIAS

CURSO:LABORATORIO INGENIERA QUMICA IITEMA:TORRE DE ENFRIAMIENTOPROFESOR:Ing. Jorge Len LlerenaALUMNO:Reynoso Centeno, katherine

Prez Rasco, HenryAguilar Garca, Julio c.

Mancha Arostegui, Javier

GRUPO:SABADO 08:00 14:00 h

C.U., Junio del 2010

TABLA DE CONTENIDOS

pag

I. RESUMEN3

II. INTRODUCCION4

III. PRINCIPIOS TEORICOS5

IV. DETALLES EXPERIMENTALES15

V. TABULACION DE DATOS Y RESULATADOS17

VI. DISCUSION DE RESULTADOS 20

VII. CONCLUSIONES21

VIII. RECOMENDACIONES21

IX. BIBLIOGRAFIAS22

X. APENDICE I: EJEMPLO DE CALCULO23

XI. APENDICE II: GRAFICOS34

I. RESUMEN

El presente informe corresponde a la prctica de Torre de enfriamiento, las condiciones ambientales en las que se llevo a cabo la experiencia fueron 20C y 756 mmHg de presin atmosfrica. Latorre de enfriamiento usada es del tipo denominado Tiro mecnico inducido, el empaque que tiene est compuesto por listones de madera dispuesto horizontalmente y paralela.Se hicieron dos pruebas variando el flujo msico del agua, la primera a 0.4857 kg/seg y la segunda a 0.6985 kg/seg, midindose la temperatura de bulbo seco (TBS) y temperatura de bulbo hmedo (TBH), con los cuales se calcularon la humedad absoluta (H) y luego la entalpia (Hy) del flujo de aire.Los flujos de aire que se obtuvieron fueron: 3.5422 y 4.1255 kg/seg para la primera corrida y segunda corrida respectivamente. Tambin teniendo como dato el flujo de aire y la altura del empaque se calcularon los coeficientes de transferencia globales obtenindose 1.8072 x 10-7 (corrida 1) y 1.7834 x 10-7 (corrida 2). Para calcular los coeficientes de pelcula se uso el mtodo de Mickley obtenindose 4.6201 x 10-7 (corrida 1) y 3.6126 x 10-7 (corrida 2).Finalmente se calculo las perdidas de agua por evaporacin obtenindose 2.7202 % y 1.4833 %.

II. INTRODUCCIONLas torres de enfriamiento son equipos que se usan para enfriar agua en grandes volmenes porque, son el medio ms econmico para hacerlo, si se compara con otros equipos de enfriamiento como los intercambiadores de calor donde el enfriamiento ocurre a travs de una pared.En el interior de las torres se monta un empaque con el propsito de aumentar la superficie de contacto entre el agua caliente y el aire que la enfra.El agua se introduce por el domo de la torre por medio de vertederos o por boquillas para distribuir el agua en la mayor superficie posible.El enfriamiento ocurre cuando el agua, al caer a travs de la torre, se pone en contacto directo con una corriente de aire que fluye a contracorriente o a flujo cruzado, con una temperatura de bulbo hmedo inferior a la temperatura del agua caliente, en estas condiciones, el agua se enfra por transferencia de masa (evaporacin ) y por transferencia de calor sensible y latente del agua al aire, lo anterior origina que la temperatura del aire y su humedad aumenten y que la temperatura del agua descienda.El objetivo de esta experiencia es determinar los coeficientes de transferencia y su relacin con los flujos y temperara de agua y aire

III. PRINCIPIOS TEORICOSHumedad: La humedad H de una mezcla aire-vapor de agua se define como los kg de vapor de agua por Kg de aire seco (AS), esta definicin de humedad solo depende de la presin parcial PA del vapor de agua en el aire y de la presin total (PT) atmosfrica, si el peso molecular del agua es 18.02 kg/kmol y del aire es 28.97 kg/kmol entonces tenemos:

El aire saturado: es aquel en el cual el vapor de agua est en equilibrio con el agua lquida en las condiciones dadas de temperatura y presin. En esta mezcla la presin parcial de vapor de agua en la mezcla aire-agua es igual a la presin de vapor PAS del agua pura a la temperatura establecida por consiguiente, la humedad de saturacin Hs es:

Punto de roci: El punto de roco de una mezcla de aire y vapor de agua es la temperatura a la cual una mezcla de aire y vapor de agua est saturadaCalor hmedo: En una mezcla de aire y agua, el calor hmedo Cs es la cantidad de calor en J (o kJ) requerido para elevar la temperatura de un kilogramo de aire seco ms el vapor de agua presente en 1 K o 1 C. Las capacidades calorficas del aire y el vapor de agua se puede suponer constantes en el intervalo normal de temperaturas e iguales a 1.005 y 1.88 , respectivamente. Por consiguiente, para unidades SI

Cs () = 1.005 + 1.88 H (3)

(En algunos casos, Cs se expresa como (1.005 + 1.88 H)x103 J/kg. K)Entalpa total de una mezcla de aire y vapor de agua: La entalpa total de 1 kg de aire ms su vapor de agua es HY (J/kg o Kg/kg de aire seco). Si T0 es la temperatura base seleccionada para ambos componentes, la entalpa total es el calor sensible de la mezcla aire-vapor de agua ms el calor latente 0 ( J/kg o kJ/kg de vapor de agua), del vapor de agua a T0. [Obsrvese que (T T0) C = (T T0) K y que estas entalpas se refieren al agua lquida.]

HY (kJ/kg aire seco) = cs (T - To) + H 0

HY (kJ/kg aire seco) = (1.005 + 1.88H)( T T0 C) + H 0Si la entalpa total se refiere a una temperatura base T0 de 0 C, la ecuacin para Hy se convierte en

HY (kJ/kg aire seco) = (1.005 + 1.88H) (T 0 C) + 2501.4H (4)

Temperatura del bulbo hmedo (TBH): Es la temperatura lmite de enfriamiento alcanzada por una pequea masa de lquido en contacto con una masa mucho mayor de gas hmedo.La determinacin de esta temperatura se efecta pasando con rapidez el gas por un termmetro cuyo bulbo se mantiene hmedo con el lquido que forma el vapor en la corriente gaseosa. Por lo general el bulbo del termmetro se envuelve en una mecha saturada. Durante este proceso si el gas no est saturado, se evapora algo de lquido de la mecha saturada hacia la corriente gaseosa en movimiento, llevndose el calor latente asociado. La eliminacin de calor latente da lugar a una disminucin en la temperatura del bulbo del termmetro y la mecha, producindose una transferencia de calor sensible hacia la superficie de la mecha por conveccin desde la corriente gaseosa y por radiacin desde los alrededores. La temperatura de bulbo hmedo es la que se obtiene a estado estable con un termmetro expuesto a un gas que se mueve con rapidez.

Para medir con precisin la temperatura del termmetro hmedo es preciso tomar tres precauciones: (1) la gasa debe estar completamente mojada de forma que no existan reas de la gasa secas en contacto con el gas; (2) la velocidad del gas ha de ser suficientemente grande para asegurar que la velocidad de flujo de calor por radiacin desde los alrededores ms calientes hacia el bulbo es despreciable; (3) el agua de reposicin que se suministra al bulbo ha de estar a la temperatura hmeda. Cuando se toman estas precauciones la temperatura del termmetro hmedo es independiente del de la velocidad del gas para un amplio intervalo de velocidades de flujo.

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TORRES DE ENFRIAMIENTOEn una torre tpica para enfriamiento de agua, el agua caliente fluye a contracorriente del aire. Por lo general, el agua caliente entra por la parte superior de una torre empacada y cae en cascada a travs del material de empaque, y sale por el fondo. El aire entra por la parte inferior de la torre y fluye hacia arriba, a travs del agua que desciende.

Clasificacin de torres de enfriamientoLas torres de enfriamiento se clasifican de acuerdo con los medios por los que se suministra el aire. Torres de tiro mecnico Tiro inducido: El aire se succiona a travs de la torre mediante un abanico situado en la parte superior de la torre. Tiro forzado: El aire se fuerza por un abanico en el fondo de la torre y se descarga por la parte superior.Torres de circulacin natural Atmosfricas: Aprovecha las corrientes atmosfricas de aire, este penetra a travs de rompe vientos en una sola direccin Tiro natural: Operan de la misma manera que una chimenea de un horno. La diferencia entre la densidad del aire en la torre y en el exterior originan un flujo natural de aire fro en la parte inferior y una expulsin del aire caliente menos denso en la parte superior.Partes internas de las torres de enfriamiento y funcin del empaqueSi el agua pasa a travs de una boquilla capaz de producir pequeas gotas, se dispondr de una gran superficie para el contacto de agua-aire. Puesto que la interface agua-aire es tambin la superficie de transferencia de calor, el uso de la boquilla permite alcanzar buenos niveles de eficiencia por m3 cbico de aparato de contacto.En la torre de enfriamiento, debido a los requerimientos de grandes volmenes de aire y pequeas cadas de presin permitidas, es costumbre usar largueros de madera de seccin rectangular o triangular, que dejan la torre sustancialmente sin obstruir. El empaque, es casi exclusivamente fabricado en cualquiera de las dos formas y su propsito es interrumpir el descenso del lquido.El agua no puede enfriarse por debajo de su temperatura de bulbo hmedo. La fuerza impulsora de la evaporacin del agua es, aproximadamente, la presin de vapor de agua menos la presin de vapor que tendra a su temperatura de bulbo hmedo. El agua slo se puede enfriar hasta la temperatura de bulbo hmedo, y en la prctica se enfra a unos 3 K o un poco ms por encima de dicha temperatura. La evaporacin en la torre de enfriamiento slo provoca pequeas prdidas de agua. Como el calor latente de vaporizacin del agua es de aproximadamente 2300 kJ/kg, un cambio tpico de unos 8 K en la temperatura del agua corresponde a una prdida de evaporacin de ms o menos 1.5%. Teora y clculo de las torres de enfriamiento con agua Se efecta un balance total de calor para una seccin de una torre y se obtiene la lnea de operacin:

L = flujo de agua, kg de agua/s m2 (lbm/h . pie2)TL = temperatura del agua, C o K (F)G = flujo de aire seco, (kg/seg m2) (lbm/h pie2)TY = temperatura del aire, C o K (F)H = humedad del aire, kg de agua/ kg de aire seco (Ib de agua/lb de aire seco)HY = entalpa de la mezcla de aire-vapor de agua, J/kg de aire seco (btu/ lbm de aire seco)Se considerar una torre empacada para enfriamiento de agua con aire que fluye hacia arriba y agua a contraconiente hacia abajo, en la torre. El rea interfacial total entre las fases aire y agua se desconoce, puesto que el rea superficial del empaque no es igual al rea interfacial entre las gotas de agua y el aire. Por consiguiente, se define una cantidad a, que es m2 de rea interfacial por m3 de volumen de seccin empacada, o m2/m3. Esto se combina con el coeficiente de transferencia de masa de la fase gaseosa kg en kg mol/seg-m2 Pa o mol/seg m2 atm, para obtener un coeficiente volumtrico kga en (kg mol/seg .m3 Pa) o (kg mol/seg m3 atm ) (Ib mol/h pie3 atm).Al efectuar un balance de calor para una diferencial de altura dz de la columna y despreciar los trminos de calor sensible en comparacin con el calor latente:

La transferencia total de calor sensible del volumen del lquido a la interfaz es

Donde es el coeficiente volumtrico de transferencia de calor de la fase liquida en W/m3 K y Ti es la temperatura de interfaz.Para una transferencia adiabtica de masa, la velocidad de transferencia de calor debida al calor latente en el vapor de agua que se esta transfiriendo:

Donde est en W/m2; MB es peso molecular del aire; es un coeficiente volumtrico de transferencia de masa en el gas en kmol/seg m3 Pa; P es la presin atmosfrica en Pa, es el calor latente del agua en J/ kg de agua, es la humedad del gas en la interfaz en kg de agua/ kg de aire seco; y es la humedad del gas en la fase gaseosa masiva en kg de agua/kg de aire seco.La velocidad de transferencia de calor sensible en el gas es

Donde se da en W/m2 y es un coeficiente volumtrico de transferencia de calor en el gas en W/m3 K.Ahora la ecuacin (8) debe ser igual a la suma de las ecuaciones (9) y (10)

La definicin de calor hmedo:

Sustituyendo por :

Esta ecuacin se sustituye en la ecuacin que suma las ecuaciones de calor sensible y latente:.. (13)Sumando y restando en los corchetes:. (14)Los trminos dentro de las llaves son y tenemos:

Al integral obtenemos la ecuacin para calcular la altura de la torre:

Igualando la ecuacin de transferencia sensible

Con la ecuacin obtenida:

Donde es la pendiente de la lnea de interface o fuerza impulsora.

TEMPERATURA Y HUMEDAD DE LA CORRIENTE DE AIRE EN LA TORRELa formacin de niebla en la fase vapor es una limitante para el intervalo de condiciones prcticas de operacin.La niebla se formara cuando la fase gaseosa global alcanza la supersaturacion. La niebla representa un inconveniente serio ya que las perdidas de agua son elevadas en una operacin de enfriamiento de agua y en una operacin de deshumidificacion se frustra el objetivo principal.

METODO DE MICKLEYEl mtodo Mickley es un mtodo grfico para la obtencin de las condiciones de la interface. Se basa en una grfica de entalpas de la fase gaseosa frente a las temperaturas de la fase lquida. La velocidad de transferencia de calor sensible en el gas es:

Combinando con:

Se genera:

Si se conocen las condiciones de la fase gaseosa en cada extremo de la columna, es posible usar un mtodo de etapas para trazar la curva de las condiciones de la fase gaseosa a travs de la torre.

El procedimiento se muestra en la siguiente figura

IV. DETALLES EXPERIMENTALESMateriales y equipos Termmetros electrnicos Psicmetro Cronometro Balanza Rotmetro Recipiente Flujo de agua caliente AireEquipos Torre de enfriamiento Caldera Intercambiador de calor de doble tuboProcedimiento Se suministro un flujo de agua caliente de 30 L/min a una temperatura de 46.2C aprox provenientes del sistema caldera-intercambiador. El flujo se suministra por la parte superior de la torre de enfriamiento.Se suministro flujo de aire a la temperatura ambiental por la parte inferior de la torre, el aire es impulsado por un ventilador colocado en la parte superior de la torre. La temperatura de entrada y salida del agua caliente, la temperatura de bulbo hmedo y temperatura de bulbo seco del aire, y el flujo de agua se midieron cuando las temperaturas permanecieron constantes.Con estos datos se determino el coeficiente global de transferencia Kga, coeficientes de pelcula kga y hLa, flujos mnimos de aire y porcentaje de agua que se evapora.

TBS 2TBH2TL2

TBS 1TBH 1

TL1ESQUEMA DEL SISTEMA

V. TABLA DE DATOS Y RESULTADOS

Tabla N1: datos de laboratorioPresin atmosfrica (mm Hg)756

T (C)20

Tabla N2: dimensione de la torre de enfriamientomaterialCemento , ladrillo

Seccin interna (mm)982 x 961

Altura de empaque (mm)1402

empaque

materialListones de madera

Dimensiones prom (mm)961 x 9 x 43

Disposicin Paralelas intercaladas con la cara ancha perpendicular al flujo (28 filas)

Alimentacin de flujo de aguaSistema compuesto por tubos en paralelos perforados parte superior

CORRIDA 1: FLUJO DE AGUA CALIENTE 30 L/MIN (ROTMETRO)Tabla N3: datos para el agua:ENTRADASALIDA

TL2(C)Q(lt/min)L (kg/seg)TL1(C)W balde+aguaWaguat(seg)L(Kg/seg)

46,330.00,494926,312,08011,13922,5550,49385945

46,126,111,21010,26921,5620,47625452

46,226.012,35511,41426,5410,43005162

46,226,111,34510,40421,3200,4879925

46,326,211,57310,63221,4730,49513342

prom46,230.00,494926,140,4766583

Tabla N4: datos para el aire:ENTRADASALIDA

TBH1 (C)TBS1 (C)TBH2 (C)TBS2 (C)

18.020.020.522.0

21.522.0

21.522.0

22.022.0

21.522.0

PROMEDIO18.020.021.422.0

CORRIDA N2: FLUJO DE AGUA CALIENTE 42.5 L/MIN (ROTMETRO)Tabla N 5: datos para el agua caliente:ENTRADASALIDA

TL2(C)Q(lt/min)L (kg/seg)TL1 (C)Wbalde+aguaW aguat(seg)L(Kg/seg)

40,2042,500,705628,2011,20010,25914,5330,70591069

40,2028,2011,04510,10414,6290,69068289

40.0028,2010,5899,64813,8150,69837134

39,7028,0010,8709,92911,8040,84115554

39,3028,0011,24010,29915,3410,67133824

prom39,8842,500,705628,120,72149174

Tabla N6 para el aire:ENTRADASALIDA

TBH1TBS1TBH2TBS2

18,0020,0020,0022,00

21,0022,00

21,5022,00

20,0022,00

20,5021,50

PROMEDIO18,0020,0020,6021,90

DATOS DE OPERACINTabla N7: datos evaluados para determinar la curva de operacinCORRIDA 1CORRIDA 2

L prom (kg H2O/ seg)0.48570.6985

(C)26.140028.1200

(C)46.200039.8800

HY1 (kJ/ kg AS)50.992050.9920

HY2 (kJ/ kg AS)62.507859.3340

H1 (kg H2O / kg AS)0.012160.01216

H2 (kg H2O / kg AS)0.015890.01468

RESULTADOSTabla N8: flujos de aire seco calculadosCORRIDA 1CORRIDA 2

L prom (kg H2O/ seg)0.48570.6985

L prom (kg H2O/ m2 seg)0.51460.7402

G (kg AS / seg)3.54224.1255

G (kg AS / m2 seg)3.75354.3716

G min (kg AS / seg)0.24670.3016

Tabla N9: coeficientes calculadosCORRIDA 1CORRIDA 2

Coef.global Kga (Kmol / m3 seg Pa)1.8072 x 10-71.7834 x 10-7

Coef. De pelcula kga (Kmol / m3 seg Pa)4.6201 x 10-73.6126 x 10-7

Coef. De pelcula kga (Kg / m3 seg)1.34921.0550

Coef. De pelcula hLa ( W / m3 C)3.49173.3728

Tabla N10: porcentaje de agua evaporada por el flujo de aire hmedoCORRIDA 1CORRIDA 2

% agua evaporada2.72021.4833

VI.- DISCUSION DE RESULTADOS1. En esta prctica se realizaron dos corridas de experimentos de enfriamiento, la primera se realizo aun flujo msico de agua de 0.4857 kg/seg y la segunda a 0.6985 kg/seg, obteniendo flujo de aire hmedo de 3.5422 y 4.1255 kg/ seg respectivamente se observa que al incrementar el flujo de agua se incrementa el flujo de aire, esta determinacin del flujo de aire se hizo tericamente (grafica N1 y 5), no pudindose corroborarse experimentalmente porque no hay un dispositivo para medirlo. 2. En cuanto a los flujos mnimos de aire se obtuvieron 0.2467 y 0.3016 kg/seg, para la corrida 1 y corrida 2 respectivamente, estos corresponderan a una torre de una altura infinita, en la grafica N1 se observa que para las condiciones de la primera corrida correspondera una salida de aire no saturado (flujo mnimo), mientras que en la grafica N5 se observa para segunda corrida se obtendra aire saturado (flujo mnimo).3. En la tabla N9 y los grficos N 9, 10 y 11 se observo que al aumentar el flujo de agua el coeficiente de transferencia global Kga, de pelcula kga y hLa; disminuye, lo que indica que la velocidad de flujo es no uno de los factores que determinan la mayor transferencia de calor y de masa; pero si es un factor importante el tiempo de contacto de las superficies entre el agua y el gas para una mayor transferencia de calor y de masa.4. Los resultados tambin muestran (tabla 9 y grafica N12) que en ambas experiencias que las prdidas de agua por evaporacin son 2.7202% y 1.4833% para las corridas 1 y 2 respectivamente, esto debido a que parte del agua es transferida al aire en un proceso de transferencia de masa. Evaluar la perdida de agua es importante porque la relacin lineal (ecuacin 6) en la operacin se basa en que el flujo de agua es constante VII.- CONCLUSIONES

1. El grado de temperatura de entrada del agua, as como tambin el flujo de agua y de aire determinan el grado de enfriamiento.

2. El carcter lineal de la operacin est dado bajo la suposicin de que la cantidad de agua evaporada en el proceso es despreciable con respecto al flujo total de agua que circula por la torre.

3. El enfriamiento del agua se produce por fenmenos de transferencia de calor y de masa.

4. Uno de los factores que determinan el coeficiente de transferencia son los flujos de agua y de aire.

IX BIBLIOGRAFIA

1. Foust A.; Wenzel L., Principios de las Operaciones Unitarias, Editorial CECSA, Mxico, 1961, pg: 426-457.

2. Christie J. Geankopolis, Procesos de transporte y operaciones unitarias, Continental SA de C.V. Mxico, tercera edicin, 1998, pg. 671- 679.

3. Carta psicomtrica para aire y vapor, Carriel. (1atm).

4. Robert H. Perry, Manual del Ingeniero Qumico, Quinta edicin (segunda edicin en espaol) Volumen I, Tomo II, Editorial Hispana Americana Mxico 1974, pg. 1225-1238, 1260.

.

XI. APENDICE: EJEMPLO DE CALCULOS

1.-ELABORACION DE LA CURVA DE EQUILOIBRIO AGUA AIRECalculo de la Humedad Para 20C le corresponde segn la tabla de presin de vapor del agua una presin de vapor (PA) igual a 17.535 mmHg. Datos:PA = Pv (20C) =17.535 mmHgPtotal (atmosfrica) = 756 mmHgLuego:

Para los dems dato se procedi de la misma formaCalculo de la entalpia (HY)Se usa la ecuacin:

Para los dems dato se procedi de la misma forma y realizo la curva de equilibrio entalpia vs temperatura (bulbo seco).

2.-ELABORACION DE LA CURVA DE OPERACINPara el aguaTenemos los siguientes datos de la tabla N (3)Entrada:Del rotmetro obtenemos el flujo volumtrico de agua: 30 L/min; Hallamos Temperatura promedio del agua en la entrada (TL2), su correspondiente densidad y luego el flujo msico de entrada L2 (kg/seg):

(46.2C)= 989.8 Kg/m3

Salida:Calculamos la temperatura promedio de salida del agua TL1. Se hicieron 5 mediciones para determinar el flujo msico de salida (L1), calculamos el promedio:

Lo mismo se hizo para los dems datos y se obtuvo como flujo promedio de salida del agua: 0.4766 kg/segPara el aire Se promediaros los datos de temperatura de bulbo hmedo y temperatura de bulbo seco de los datos de la tabla N(4), obtenindose:Entrada: TBH1= 18C salida : TBH2= 21.4C TBS1= 20C TBS2= 22.0CHaciendo uso de la carta psicomtrica hallamos la humedad (kg H2O/kg AS) a la temperatura de bulbo hmedo y temperatura de bulbo seco correspondiente, obteniendo:H1= 0.01210 kgH2O/kg ASCorrigiendo la presin atmosfrica a 756 mmHg

=0.0121 kgH2O/kg AS(18C)= 15.477mmHgP = 756 mmHgReemplazando:

Para la salida del aire se obtuvo:

Con estos valores se determinaron las entalpias del aire

Para la salida se obtiene

Finalmente se grafican los puntos (TL1, HY1) y (TL2, HY2), se ajusta con una lnea recta y se obtiene:Y = 0.5741 X + 35.986

CALCULO DEL FLUJO DE AIRE G (Kg/seg)De la relacin

Tenemos:CL = 4.187 KJ/Kg-KL promedio = (L1 + L2)/ 2 = (0.4949 + 0.4766)/2 = 0.4857 Kg/ segVelocidad msica del agua L (Kg/m2 seg)

Pendiente de lnea de operacin= 0.5741 KJ /Kg-K

La velocidad msica del aire es:

Seccin de la torre= 0.982m x 0.961m = 0.9437 m2

DETERMINACION DEL COEFICIENTE GLOBAL KgaDe la relacin:

Despejando Kga:

Tenemos:Z = 1.402 mMB (PM de aire) = 28.97 Kg / KmolP = 756 mmHg = 100807.3 PaG = 3.7535 Kg / m2-seg

Para la integral, primero hallamos los HY y sus correspondientes H*Y para elaborar la grafica 1/(H*Y HY) vs HY y obtenemos: (grafico N2)TLHy(J/kg)H*Y1 / (H*Y - HY)

26,1450992810000,000033324

28,0053000900000,000027027

30,00540001000000,000021739

32,00560001110000,000018182

34,00570001220000,000015385

36,00580001360000,000012821

38,00590001500000,000010989

40,00600001680000,000009259

42,00610001850000,000008065

44,00620002030000,000007092

46,20625072290000,000006006

Con la grafica hecha evaluamos, usamos el mtodo del trapecio

nxixi/2kf(xi)I i

050992,00639,7213,33133E-050,021311

152271,44639,7222,87034E-050,036724

253550,89639,7222,44951E-050,031340

354830,33639,7222,06884E-050,026470

456109,78639,7221,72833E-050,022113

557389,22639,7221,42798E-050,018270

658668,67639,7221,1678E-050,014941

759948,11639,7229,47776E-060,012126

861227,56639,7227,67914E-060,009825

962507,00639,7216,28214E-060,004019

I i0,197140

Obtenemos el valor de la integral: 0.197140Finalmente se remplazo en la formula:

CALCULO DEL COEFICIENTE DE PELICULAPara determinar el coeficiente de pelcula se uso el procedimiento de Mickley. Disponemos de la temperatura de entrada y salida, del aire y del agua fra respectivamente, la altura de la torre, tenemos las siguientes relaciones:

El procedimiento consiste, graficamos (grafico N 4) el punto correspondiente a la temperatura del aire hmedo TBS1= 20C y Hy1= 50.9920 kJ/kg, asumimos un valor de (ecuacin 3) y procedemos a ubicar la temperatura de salida del aire TBS2, esta debe concordar con la TBS2 que obtenemos en la practica; si no concuerda, asumimos otro valor de , hasta que concuerde. Luego de hallar la pendiente procedemos ha desarrollar la integral , luego obtenemos y finalmente Luego de varias prueba y error se asumi = -2,5879 J/Kg- C obtenindose una temperatura de salida de aire TBS2 = 21.9 (cercana a 22C)TBS2

-1,089021,50

-1,333021,75

-1,531921,75

-1,814721,75

-2.587921,90

Con la hallada, tabulamos datos para resolver la integral:TLHy(J/kg)Hyi1 / (HYi - HY)

26,1450992630000,000083278

33,0055000760000,000047619

38,5058000870000,000034483

41,7560000942000,000029240

46,2062507,81025000,000025005

Graficando obtenemos la siguiente relacin: (grafico N 3)

Con R2=0.997, con esta relacin se realizo la siguiente tabla para hallar la integral usando el mtodo del trapecio:

h=(b-a)/n

a (HY1)50992

b (HY2)62507,8

n9

h1279,53333

nxixi/2kf(xi)I i

050992,00508,518,41189E-050,04277446

152271,53508,520,0001031760,10492990

253551,07508,528,39257E-050,08535240

354830,60508,526,74254E-050,06857165

456110,13508,525,36751E-050,05458763

557389,67508,524,26749E-050,04340034

658669,20508,523,44246E-050,03500980

759948,73508,522,89243E-050,02941599

861228,27508,522,6174E-050,02661892

962507,80508,512,61736E-050,01330930

I i0,50397039

Se obtuvo: = 0.50397039

Calculo de kga:

0.50397039

Calculo de hLa:

Calculo de agua que se evapora:

L = 0.4857 Kg H2O/ seg

Calculo del flujo mnimo (grafico N1)De la grafica obtenemos:

CL = 4.187 KJ/Kg-KL = 0.4857 Kg/ segEvaluando:

Todos estos clculos se efectuaron para la corrida 2

GRAFICO N1: CURVA DE OPERACIN PARA LA CORRIDA 1 (L =30 L/MIN) Y CURVA DE FLUJO MINIMO

GRAFICO N2: PARA CALCULAR LA INTEGRAL PARA DETERMINAR EL COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERANCIA Kga CORRIDA 1

GRAFICO N3 PARA CALCULAR LA INTEGRAL PARA DETERMINAR EL COEFICIENTE DE PELICULA kga CORRIDA 1

GRAFICO N4: CALCULO DE COEFICIENTES DE PELICULA (METODO MICKLEY)-CORRIDA 1

GRAFICO N5: CURVA DE OPERACIN PARA LA CORRIDA 1 (L = 42.5 L/MIN) Y CURVA DE FLUJO MINIMO

GRAFICO N6: PARA CALCULAR LA INTEGRAL PARA DETERMINAR EL COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERANCIA Kga CORRIDA 2

GRAFICO N7: PARA CALCULAR LA INTEGRAL PARA DETERMINAR EL COEFICIENTE DE PELICULA kga CORRIDA 2

GRAFICO N8: CALCULO DE COEFICIENTES DE PELICULA (METODO MICKLEY)-CORRIDA 2

GRAFICO N9 VARIACION DE COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERENCIA CON RESPECTO A LA VARIACION DE FLUJO DEL AGUA

GRAFICO N10 VARIACION DE COEFICIENTE DE PELICULA kga CON RESPECTO A LA VARIACION DE FLUJO DEL AGUA

GRAFICO N11 VARIACION DE COEFICIENTE DE PELICULA hLa CON RESPECTO A LA VARIACION DE FLUJO DEL AGUA

GRAFICO N12 PORCENTAJE DE PERDIDA DE AGUA POR EVAPORACION CON RESPECTO A LA VARIACION DE FLUJO DEL AGUA