ASIGNACIÓN DE HUMIDIFICACIÒN

REALIZADO POR:

ARGEMIR GONZÁLEZ, C.I.: 20.682.223

CARLOS PINTO, C.I.: 19.756.636

JESÚS GUITIÉRREZ, C.I.: 20.932.011

I Explicación de los términos o parámetros de humidificación:

1. Humedad Molar,

2. Humedad Absoluta,

3. Humedad Relativa,

4. Humedad Porcentual,

5. Punto De Rocío,

6. Volumen Específico,

7. Calor Específico,

8. Entalpía Específica,

9. Temperatura De Bulbo Húmedo,

(Fenómeno del termómetro de bulbo

húmedo)

10 Temperatura De Saturación Adiabática

Humedad molar o saturación molar

Es la relación entre los números de moles de vapor y de gas contenidos en una determinada masa gaseosa.

Ym=NyN1

=PyP

= PyP−Pv

Humedad absoluta o saturación absoluta 

Es la relación entre el peso de vapor y el peso de gas contenido en una masa gaseosa.

Y=Ym=MyM 2

= PyP−Pv

Siendo Mv y Mg las masas moleculares del vapor y el gas.Para el caso de la mezcla aire–agua, el contenido en humedad se define como la masa de vapor de aguapor unidad de masa de aire seco. Las unidades en que se expresan el

contenido de humedad son kg deagua/kg aire seco. Es así que tomando para el aire un peso molecular medio igual a 29, tendremos:

Y=1829

PyP−Pv

=0.62 PyP−Pv

Humedad relativa o saturación relativa

La humedad relativa (f), es un término utilizado para expresar la cantidad de humedad en una muestra dada de aire, en comparación con la cantidad de humedad que el aire tendría, estando totalmente saturado y a la misma temperatura de la muestra. La humedad relativa se expresa en porcentajes, tal como 50%, 75%, 30% etc. Es el cociente entre la presión parcial del vapor y la tensión de vapor a la misma temperatura.

φ= PyPv¿

Humedad porcentual o saturación porcentual

La humedad porcentual, es un término que algunas veces se confunde con la humedad relativa. La humedad porcentual, es 100 veces la relación del peso de vapor de agua con el peso del vapor de agua necesario para saturar un kilogramo de aire seco a la temperatura del bulbo seco. Es la relación entre la humedad existente en la masa gaseosa y la que existiría si estuviera saturada.

φ p=YY ¿=

PyPv¿ .

P−Pv¿

P−PvPunto de rocío

El punto de rocío se define como: la temperatura debajo de la cual el vapor de agua en el aire, comienza a condensarse. También es el punto de 100% de humedad. La humedad relativa de una muestra de aire, puede determinarse por su punto de rocío. Es la temperatura que alcanza la masa de gas húmedo en la saturación por enfriamiento a presión constante. Una vez alcanzada esta temperatura, si se continúa enfriando la mezcla se irá condensando el vapor, persistiendo las condiciones de saturación.

Volumen especifico del gas húmedo

Es el volumen ocupado por la mezcla que contiene 1 kg de gas, y viene dado por

V=

1M 2

YMv

∗RT

Calor especifico del gas húmedo

Es el calor que hay que suministrar a 1 kg de gas y al vapor que contiene para elevar 1º C su temperatura, manteniendo constante la presión.

C=(Cp)R+(Cp)v Y

Entalpía especifica

Es la suma del calor sensible de 1 kg de gas, y el calor latente de vaporización del vapor que contiene a la temperatura a la que se refieran las entalpías.

i=c (t−T 0 )+λ .Y

Temperatura húmeda o temperatura del termómetro húmedo

Es la temperatura estacionaria que alcanza una pequeña masa de líquido sumergida, en condiciones adiabáticas, en una corriente de aire, figura 8.1. La temperatura de termómetro húmedo se determina a partir del siguiente ensayo. Se recubre el bulbo de un termómetro con un algodón empapado con el líquido del vapor presente en el gas, a continuación se hace pasar a su alrededor una corriente de gas no saturado a alta velocidad. Parte del líquido se evapora, por lo que va descendiendo la temperatura del líquido, que al ser inferior a la del gas, tiene lugar una transmisión de calor desde el gas al líquido. En el equilibrio, la transmisión de calor desde el gas, es igual al calor necesario para vaporizar el líquido en contacto con el bulbo. La temperatura que marca el termómetro es la temperatura húmeda. La velocidad con que se alcanza este punto depende de la temperatura inicial y de la velocidad de flujo del gas sobre la superficie líquida. La temperatura y humedad del gas prácticamente no se altera.

Temperatura de saturación adiabática 

Es la temperatura alcanzada por una masa de gas cuando se pone en contacto con un líquido en condiciones adiabáticas. Se denomina por medio de la expresión:

(Ys−Y )= Yλc

( t−ts)

Para el caso aire–vapor de agua de la temperatura húmeda y el de la temperatura de saturación adiabática prácticamente coinciden, y nosotros tomaremos indistintamente una u otra.

II Explique los diferentes mecanismos de interacción del gas y del líquido

1. Humidificación Adiabática

2. Deshumidificación

3. Condición en la parte superior de una torre de enfriamiento

4. Condición en la parte inferior de una columna de enfriamiento

Mecanismos de interacción del gas y del líquido

Se pueden emplear los siguientes métodos para aumentar la humedad de un gas:

1. Se puede añadir vapor vivo en la cantidad apropiada, directamente a la corriente de gas. Se ha demostrado que este método produce sólo un ligero aumento de la temperatura del gas, pero no se suele utilizar por las posibles impurezas presentes en el vapor, que lógicamente, pasarán al aire.2. El agua puede ser nebulizada en el gas a una velocidad tal que la completa evaporación proporcione la humedad deseada.En este caso, la temperatura del gas descenderá, ya que el calor de vaporización requerido se obtiene a partir del calor sensible del agua y del gas.3. El gas puede mezclarse con otra corriente de gas de mayor humedad. Este método se usa frecuentemente en el laboratorio.4. El gas puede ponerse en contacto con el agua de tal modo que sólo parte del líquido se evapora. Este es el método más común y es el que estudiaremos en más detalle.Con el fin de obtener una velocidad de evaporación elevada, el área de contacto entre el aire y el agua debe ser tan grande como sea posible, suministrando el agua como una fina niebla.Alternativamente, el área interfacial puede incrementarse utilizando una columna de relleno. La evaporación tiene lugar si la humedad en la superficie es mayor que en el seno del gas, es decir, la temperatura del agua es superior a la temperatura de rocío del aire.Cuando se lleva a cabo la humidificación en una columna de relleno, el agua que no se evapora puede ser recirculada, con objeto de disminuir el consumo de la misma. Como resultado de la recirculación continua, la temperatura del agua se aproximará a la temperatura de saturación adiabática del aire, y el aire que abandona la columna se enfriará (en muchos casos a temperaturas del orden de un grado más que la del agua). Si se desea mantener la temperatura del aire, o aumentarla, se debe calentar el agua.

El trazo discontinuo representa difusión de vapor a través de la fase gaseosa; el trazo continuo indica flujos de calor latente y sensible a través de las fases líquida y gaseosa.

La figura Nº 16 corresponde a un proceso de humidificación, el flujo de calor latente de vaporización desde el líquido hacia el gas es igual al flujo de calor

sensible desde el gas hacia el líquido. La temperatura del gas ha de ser mayor que la temperatura en la interfase; la humedad es mayor en la interfase.

Figura Nº 16. Condiciones de humidificación adiabática.

Deshumidificación

La deshumidificación del aire puede llevarse a cabo poniendo en contacto el aire con una superficie fría, que puede ser de sólido (contacto indirecto) o de líquido (contacto directo). Si la temperatura de la superficie es menor que la de rocío del gas, la condensación tiene lugar y la temperatura del aire desciende.La temperatura de la superficie tiende a aumentar debido a la transferencia de calor sensible y latente procedente del gas. Sería de esperar que el aire se enfriara a humedad constante hasta que alcanzara su temperatura de rocío y posteriormente empezara a condensar el agua. En la práctica se producen ambos procesos a la vez, a menos que el aire se encuentre perfectamente mezclado. Normalmente la temperatura y la humedad se van reduciendo paulatina y simultáneamente durante todo el proceso. El aire en contacto con la superficie se enfría por debajo de su temperatura de rocío, y la condensación de vapor ocurre por tanto antes de que el aire más alejado de la interfase se haya enfriado.

Condición en la parte superior de una torre de enfriamiento

dq1 dq2 dq3

El calor que retiramos del agua sirve para calentar el aire y para evaporar el agua.

Condición en la parte inferior de una columna de enfriamiento

dq2 dq3 – d2

La cantidad de calor que retiramos del agua es menor porque el aire cede al agua calor sensible.

III Cada una de las siguientes evoluciones esquematizadas en diagramas

psicrométricos representa un proceso o una evolución dentro de un equipo. Indique a que

proceso o equipo se refiere cada una y haga la representación en diagrama de bloques.

Calentamiento sensible

Humidificación Adiabática

Humidificación con calentamiento

III Caracterice los siguientes perfiles de T e Y. Indique que calores involucran

y sentido de evolución de los mismos.

¿Considera que alguno de los perfiles mostrados no podría tener lugar en una

torre de enfriamiento?

2

4

5PERFIL DE TEMPERATURA-HUMEDAD TORRE DE ENFRIAMIENTO ADIABÁTICO

El agua a su paso por la columna no modifica su temperatura (Ts)El aire se enfría porque tiene que suministrar el calor latente

necesario para evaporar el agua

3Condiciones en la parte superior de una torre de enfriamiento.

V Determine los Datos de Equilibrio para la construcción de la curva de

Equilibrio del sistema: Aire – Vapor de Agua en el rango de temperatura del

liquido 70 º F – 110 ªF o el equivalente en grado Celsius (ªC) en sistema

Internacional, Inglés

TEMPERATURA (°F) ENTALPÍA (BTU/lb aire seco)50 1260 1970 2680 3690 47

100 63110 84120 110

130 140

40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1400

20

40

60

80

100

120

140

160

CURVA DE EQUILIBRIO DEL SISTEMA AIRE - VAPOR DE AGUA

TEMPERATURA vs ENTALPÍA

TEMPERATURA (°F)

ENTA

LPÍA

(BTU

/lb

aire

seco

)