7/23/2019 Secadores de Charolas

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Universidad de Sonora Departamento de Ingeniera Qumica y Metalurgia

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Dr. Juan Antonio Noriega R. Laboratorio de Ingeniera Qumica III Edicin 2015

Prctica V.2 Curvas de Velocidad de Secado en un Secador de Charolas

En general, el secado de slidos consiste en separar pequeas cantidades de agua u otro lquido de un material

slido con el fin de reducir el contenido de lquido residual hasta un valor aceptablemente bajo. El secado es por

lo comn la etapa final de una serie de operaciones y, con frecuencia, el producto que se extrae de un secadorest listo para ser empaquetado. Los equipos de secado se clasifican en: 1) secadores en los que el slido se

encuentra directamente expuesto a un gas caliente (por lo general aire); 2) secadores en los que el calor es

transferido al slido desde un medio externo tal como vapor de agua condensante, generalmente a travs de una

superficie metlica con la que el slido est en contacto, y 3) secadores que son calentados por energa dielctrica,

radiante o de microondas. Un secador de charolas o bandejas es un equipo totalmente cerrado y aislado en el

cual los slidos se colocan en grupos de charolas en el caso de slidos particulados. La transmisin de calor puede

ser directa del gas a los slidos, utilizando la circulacin de grandes volmenes de gas caliente, o indirecta,

utilizando repisas o bases calentadas, serpentines de radiador o paredes refractarias al interior de la cubierta.

Para reducir el contenido de humedad en el secado de diversos materiales, es conveniente estimar el tamao del

secador, las diferentes condiciones de operacin de humedad y temperatura para el gas empleado, y el tiemporequerido para lograr el grado de secado requerido. La velocidad de secado de slidos que contienen lquido

interno depende de la forma en la que se mueve el lquido y la distancia que tiene que recorrer hasta alcanzar la

superficie. Las mediciones de velocidad del secado por lotes son relativamente fciles de obtener a partir de datos

experimentales y proporcionan mucha informacin no slo para la operacin por lotes sino tambin para la

continua.

Objetivos1. Conocer los principios bsicos de la operacin de secado.2. Obtener las curvas de velocidad de secado para diferentes productos y geometras, para disear un secador

industrial.3. Determinar el coeficiente global de transferencia de calor del secador de charolas.4. Realizar el balance de energa para determinar la eficiencia trmica.

Cuestionario

1. Describa los diferentes tipos de secadores que se utilizan en la industria y cules son los criterios para seleccin

de un tipo especfico.

2.

Como se construyen las curvas de secado y curvas de velocidad de secado?. Expique las regiones tpicas de

en las curvas de secado. Cules son las teoras que tratan de explicar el perodo de velocidad decreciente?.

3.

A que se refieren los trminos de agua libre, agua ligada, humedad de equilibrio? Explique cmo podemos

determinarla a partir de las curvas de secado.

4.

Presente las correlaciones para determinar los coeficientes de transferencia convectiva de calor para un gasque fluye a travs de un slidos de diferente geometra.

5. Qu es y cmo se determina la eficiencia trmica de un secador?.

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Materiales y sustanciasLas sustancias propuestas para el secado sern alimentos como cubos de zanahoria (1 cm3), chicharos; rodaja de

pltano o calabacita. Alternativamente se puede utilizar material extruido (masa de harina) con diferente

geometra. Tambin es posible utilizar minerales granulados hmedos con dimetro de partcula conocido.

El equipo de laboratorio consta de un ducto de aire aislado. El aire entra dentro del ducto a travs de un ventiladorimpelente que conduce el aire en un flujo axial seleccionando una de las dos velocidades. El aire se calienta por

medio de un banco de resistencias elctricas regulando la potencia para proporcionar una variacin en la

temperatura del aire de hasta un mximo de 90C. El aire pasa dentro de la seccin central del ducto, donde 3

charolas con el material a secar son suspendidas en la corriente de aire. Las charolas son insertadas o removidas

del ducto a travs de una puerta lateral con un panel de acrlico. Despus de pasar por las charolas, el aire es

descargado a la atmsfera donde se mide la velocidad de aire. Las temperaturas de bulbo hmedo y bulbo seco

son medidas usando un psicrmetro porttil.

Metodologa

1.

Medir las dimensiones de la cmara de secado y cortar el material a secar en trozos en forma cubos y cilindrosde 15 mm de tamao.

2. Usando un anemmetro medir la velocidad de flujo de aire en la entrada y salida del secador operando

solamente el ventilador (aire frio) para determinar el flujo msico de alimentacin.

3.

Pesar la malla o charola de secado y anotar el peso.

4.

Colocar por separado el material a secar en cada una de las charolas procurando llenar por completo la base

de la bandeja.

5.

Pesar nuevamente las charolas anotando el peso de la muestra + charola.

6.

Colocar las charolas en el interior del secador e iniciar el secado con las condiciones de flujo y potencia de la

resistencia al mismo tiempo que inicia la marcha del cronmetro.

7. Registre la temperatura de entrada y salida del aire en el secador. Con el higrmetro registre el porcentaje de

humedad relativa del ambiente y a la salida del secador.

8.

Volver a pesar cada una de las charolas primeramente cada 10 min por cinco ocasiones y despus por

intervalos de 60 min, hasta que el peso de la muestra no cambie. Registre la temperatura y humedad del aire

cada vez que realice esta operacin.

Clculos:1.

Determine el flujo msico de aire que entra al secador, considerando la temperatura y humedad del aire.

2.

Obtenga la curva de secado graficando la humedad libre (kg H2O/kg slido seco) contra tiempo.

3.

Convierta los datos de la curva de secado para obtener la curva de velocidad de secado. Determine el intervalo

de la regin de secado constante.

Para el Reporte

1. Determine el coeficiente de transferencia de masa y calor para el perodo de velocidad constante usando las

correlaciones adecuadas de acuerdo a la geometra.

2. Resuelva el siguiente ejercicio: Un lote de slido hmedo se procesa en un secador de bandejas usando

condiciones de secado constante y un espesor de material en la bandeja de 25.4 mm. Slo se expone al

secado la superficie superior. La velocidad de secado durante el periodo de velocidad constante es R = 2.05

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kg H2O/h m2. La relacin Ls/A usada es 24.4 kg slido seco/m2superficie expuesta. La humedad libre inicial

esXi= 0.55 y el contenido crtico de humedadXc= 0.22 kg de humedad libre/kg de slido seco. Calcule el

tiempo para secar un lote de este material desdeXi= 0.45 hastaX2= 0.30, usando las mismas condiciones

de secado, pero un espesor de 50.8 mm con secado para las superficies superior e inferior.