Teresa Margarita Vásquez Amaya-tarea 3
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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR INGENIERÍA QUÍMICA ALUMNO: Margarita Vásquez Amaya SEMESTRE: Séptimo FECHA: 2012-12-06 MATERIA: Operaciones Unitarias 3 PROFESOR: ng! Mario "a##e TEMA: ENFRIAMIENTO DE AGUA POR EVAPORACIÓN PROBLEMA Se $ispone $e una torre $e en%riamiento $e &'m( $e a#tura y )'m 2 ( $e secci*n+ en #a que se quiere en%riar agua $es$e &0',"( en uito! .a torre tiene insta#a$o un /entero# $e capaci$a$ 20000 'm 3 ( para e# aire+ #a a#tura $e #a uni$a$ $e tras%erencia pue$e estimarse seg n H OH = 1,32 G v 0, LM !0," ! 4etermine #a canti$a$ $e agua que $e5e a#imentarse a #a torre para que #a temperatura $e sa#i$a sea $e 30 ',"(! '"on$iciones am5iente t 17',"( y t 8 1)',"(( FIGURA 1: D#$%&$'$ () F*+ -
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diseño de torres
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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORINGENIERA QUMICA
ALUMNO: Margarita Vsquez Amaya SEMESTRE: Sptimo FECHA: 2012-12-06 MATERIA: Operaciones Unitarias 3 PROFESOR: Ing. Mario Calle TEMA: ENFRIAMIENTO DE AGUA POR EVAPORACINPROBLEMASe dispone de una torre de enfriamiento de 5(m) dealturay 4(m2)de seccin, en la que se quiere enfriar agua desde 50(C) en Quito. La torre tiene instalado un venterol de capacidad 20000 (m3/h) para el aire, la altura de la unidad de trasferencia puede estimarse segn: HOH= 1,32 Gv0,5LM-0,4. Determine la cantidad de agua que debe alimentarse a la torre para que la temperatura de salida sea de 30 (C). (Condiciones ambiente: t = 19(C) y tw = 14(C))FIGURA 1: Diagrama de Flujo
SOLUCINTABLA 1TENSIONES DE VAPOR DEL AGUATENSIONES DE VAPOR DE AGUA
t, (C)pw*, (mmHg)
1411.987
1512.788
1916.477
2017.535
2523.756
3031.824
3542.175
4055.324
4571.882
5092.511
FUENTE: http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/qui/pvh2o.pdf
1. CONSTRUCCIN DEL DIAGRAMA ENTLPICO
1.1. CLCULO MODELO DE LA HUMEDAD ABSOLUTA DE SATURACIN DEL AIRE, PARA t=30C
1.2. CLCULO MODELO DE LA ENTALPA DEL AIRE, (H*) PARA t=30C
TABLA 1.2 1 DATOS PARA EL DIAGRAMA ENTLPICOt, (C)pw*, (mmHg)Ys, (kg vapor/kg aire seco)H*, (kcal/kg)
3031.8240.0386746530.8302133
3542.1750.0523153140.4849798
4055.3240.0704799152.9874317
4571.8820.0947992669.3764647
5092.5110.127604591.1403121
FIGURA 1.2 1: Diagrama Entlpico
2. CONDICIONES DE ENTRADA DEL AIRE A LA TORRE DE ENFRIAMIENTO2.1. HUMEDAD ABSOLUTATABLA 2.1 1 CONDICIONES AMBIENTALESP, (mmHg)542
t, (C)19
tw, (C)14
pw*, (mmHg)11.987
2.2. ENTALPA DE ENTRADA DEL AIRESE ASUME QUE LA TEMPERATURA DE SALIDA DEL AGUA ES APROXIMADAMENTE IGUAL A LA TEMPERATURA DEL AIRE A LA ENTRADA DE LA TORRE, POR EL NUEVO AMBIENTE GENERADO ALREDEDOR DE LA TORRE
2.3. DENSIDAD DEL AIRE
2.4. CLCULO DEL FLUJO MSICO DEL AIRE
3. CONSTRUCCIN DE LA RECTA DE OPERACINPara la recta de operacin y los dems clculos, se asume diferentes flujos msicos de agua, es decir que se debe iterar flujos diferentes de agua hasta lograr obtener la misma altura de la torre ya determina que es de 5(m).TABLA 3 1 FLUJOS MSICOS DE AGUA ASUMIDOS PARA LA ITERACINL, (kg/h)
25000
28000
29000
27500
28500
28981
3.1. Clculo modelo de la pendiente de operacin, para un flujo asumido de L=28981(kg/h)
3.2. Clculo modelo de la entalpa de salida del aire
3.3. RECTA DE OPERACIN
3.4. Clculo modelo de la entalpa para t=35C y 28981(kg/h)
TABLA 3.4 1DATOS PARA LA RECTA DE OPERACIN EN EL DIAGRAMA ENTLPICOt, (C)H, (Kcal/kg)
3013.9488781
3522.8187918
4031.6887055
4540.5586192
5049.4285329
FIGURA 4.4 1: Diagrama Entlpico modelo con Recta de Operacin
TABLA 3.4 2 RESULTADOS PARA DIFERENTES FLUJO MSICOS DE AGUA SUMIDOS EN LA ITERACINL, (kg/h)m,(kcal/kg*C)Hs, (kcal/kg)RECTA DE OPERACING/L
250001.5303044.5548396H=1.53030*tL-31.960064090.65346746
280001.7139348.227555H=1.71393*tL -37.469137150.58345309
290001.7751549.4517934H=1.77515*tL -39.305494840.56333402
275001.6833347.6154358H=1.68333*tL -36.550958310.59406133
285001.7445448.8396742H=1.74454*tL -38.3873160.57321707
289811.7739849.4285329H=1.77398*tL -39.270604050.56370334
TABLA 3.4 3DATOS PARA LA RECTA DE OPERACIN EN EL DIAGRAMA ENTLPICOt, (C)H, (Kcal/kg)
L=25000(kg/h)L=28000(kg/h)L=29000(kg/h)L=27500(kg/h)L=28500(kg/h)L=28981(kg/h)
3013.948878113.948878113.948878113.948878113.948878113.9488781
3521.600368522.518547322.82460722.365517522.671577222.8187918
4029.251858931.088216631.700335830.782156931.394276231.6887055
4536.903349239.657885840.576064639.198796440.116975240.5586192
5044.554839648.22755549.451793447.615435848.839674249.4285329
4. CLCULO DE NOH4.1. CLCULO MODELO DEL GRADIENTE FICTICIO DE ENTALPA, PARA t=30C Y 28981(kg/h)
TABLA 4.1 1RESULTADOS DEL GRADIENTE FICTICIO PARA DIFERENTES FLUJOS DE AGUA EN LA ITERACINt, (C)(H*-H), (Kcal/kg)
L=25000(kg/h)L=28000(kg/h)L=29000(kg/h)L=27500(kg/h)L=28500(kg/h)L=28981(kg/h)
3016.881335116.881335116.881335116.881335116.881335116.8813351
3518.884611317.966432517.660372918.119462317.813402717.666188
4023.735572921.899215221.287095922.205274821.593155621.2987262
4532.473115529.718578928.800400130.177668429.259489528.8178455
5046.585472542.912757241.688518743.524876442.300637941.7117792
4.2. CLCULO MODELO DE LA INVERSA DEL GRADIENTE FICTICIO DE ENTALPA, PARA t=30C
TABLA 4.2 2RESULTADOS DE LA INVERSA DEL GRADIENTE FICTICIO PARA DIFERENTES FLUJOS DE AGUAt, (C)[1/(H*-H)], (kg/kcal)
L=25000(kg/h)L=28000(kg/h)L=29000(kg/h)L=27500(kg/h)L=28500(kg/h)L=28981(kg/h)
300.059237020.059237020.059237020.059237020.059237020.05923702
350.052953170.055659350.056623950.055189280.056137510.05660531
400.042130860.045663740.046976820.045034340.046310970.04695116
450.03079470.033648980.034721740.033137090.034176950.03470072
500.021465920.023303090.023987420.022975370.023640310.02397404
TABLA 4.3 2DATOS PARA EL CLCULO DE NOHt, (C)L=25000(kg/h)L=28000(kg/h)L=29000(kg/h)L=27500(kg/h)L=28500(kg/h)L=28981(kg/h)
H, (Kcal/kg)H, (Kcal/kg)H, (Kcal/kg)H, (Kcal/kg)H,(Kcal/kg)H, (Kcal/kg)
300.06013.950.06013.950.06013.950.06016.880.06013.950.06013.95
350.05321.600.05622.520.05722.820.05518.120.05622.670.05722.82
400.04229.250.04631.090.04731.700.04522.210.04631.390.04731.69
450.03136.900.03439.660.03540.580.03330.180.03440.120.03540.56
500.02144.550.02348.230.02449.450.02343.520.02448.840.02449.43
FIGURA 4.1 1: Diagrama Modelo para [1/(H*-H)]=f(H)
TABLA 4.2 3RESULTADOS DE LAS ECUACIONES PARA EL CLCULO DEL NOHL, (kg/h)ECUACIN
25000[1/(H*-H)] = 1E-06H3 - 0.0001H2 + 0.0021H + 0.0493
28000[1/(H*-H)] = 1E-06H3 - 0.0001H2 + 0.0027H + 0.0413
29000[1/(H*-H)] = 1E-06H3 - 0.0001H2 + 0.0028H + 0.0390
27500[1/(H*-H)] = 1E-06H3 - 0.0001H2 + 0.0026H + 0.0425
28500[1/(H*-H)] = 1E-06H3 - 0.0001H2 + 0.0028H + 0.0401
28981[1/(H*-H)] = 1E-06H3 - 0.0001H2 + 0.0028H + 0.0390
4.3. Clculo modelo del NOH, para 28981(kg/h)
TABLA 4.3 1 RESULTADOS DE NOH PARA DIFERENTES FLUJOS DE AGUAL, (kg/h)NOH
250001.50691
280001.98737
290002.08087
275001.89287
285002.08633
289812.07962
5. CLCULO MODELO DEL HOH PARA 28981(kg/h)
TABLA 5 1 RESULTADOS DE HOH PARA DIFERENTES FLUJOS DE AGUAL, (kg/h)HOH, (m)
250002.5572543
280002.44391844
290002.40985394
275002.46159637
285002.42667701
289812.41048578
6. CLCULO MODELO DE LA ALTURA DE LA TORRE PARA 28981(kg/h)TABLA 6 1 RESULTADOS DE LA ALTURA DE LA TORRE PARA DIFERENTES FLUJOS DE AGUAL, (kg/h)HOH, (m)
250003.85355207
280004.85697019
290005.01459277
275004.65948192
285005.06284906
289815.01289444
CONCLUSIN:POR LO TANTO EL FLUJO MSICO DE AGUA QUE INGRESA A LA TORRE DE ENFRIAMIENTO PARA QUE EL AGUA QUE INGRESA A 50C SE ENFRE HASTA LOS 30C CON UNA CAPACIDAD DEL VENTEROL DE 20000(m3/h) EQUIVALENTES A 16336.89(kg/h) TIENE QUE SER DE:
7. RESULTADOS FINALES DESPUS DE LA ITERACIN DE LOS FLUJOS DE AGUATABLA 7 1 RESULTADOS FINALESpv,( mmHg)9.487G/L0.564
Ye, (kg vapor/kg aire seco)0.011045627m, (Kcal/kg*C)1.77398
Hentrada aire, (kcal/kg)13.94887813Hsalida aire, (Kcal/kg)49.4285329
aire,( kg/m3)0.816834329HOH, (m)2.41048578
G, (kg/h)16336.68657NOH2.07962
L,( kg/h)28981Z, m5.01289444
TORRE DE ENFRIAMIENTO
G=20000(m3/h)
te=tLs=30CYe=???He=???
Condiciones ambientales en QuitoPatm=542mmHgt=19Ctw=14C
ts=???
Ys=???Hs=???
AIRE CALIENTE Y HMEDO (SALIDA)
AGUA CALIENTE(ENTRADA)
L=???tLe=50C
Z=5m
A=4m2
AIRE FRO(ENTRADA)
AGUA FRA(SALIDA)
tLs=30C
