Complemento de problemas de torres de enfriamiento

5.155. Un secador produce 180 kg/h de un producto que contiene 8% de agua a partir de un flujo de alimentación que contiene 1.25g de agua por gramo de material seco. El aire entra en el secador a una temperatura de bulbo seco de 100ºC  y una temperatura de bulbo húmedo de 38ºC; el aire de salida está a 53ºC bulbo seco y tiene 60% de humedad relativa, como se muestra en la figura. Calcule el aire y el calor proporcionados al secador, ignorando las pérdidas de calor por radiación, el calor utilizado para calentar los platos de la banda transportadora, etc. El calor específico es de 0.18.

Para calcular el calor que proporciona el calor realizamos un balance de energía con los datos que nos proporcionan. Tenemos que:

Eo + Ee – Es – E_L  = E_F

Nos menciona que no hay perdidas y observamos que no hay un sistema que saque trabajo, por lo tanto Ee y E_L=0

Tenemos que Eo=M_AS ho + Mp•Cp (To – Tf)

Ef= M_AS hf + Mo•Cp(To – Tf)

Ee=Q

Calculamos las entalpias por medio de las cartas psicométricas y los valores de temperaturas que nos proporcionan.

Tenemos que Ho= 150.2 kJ/ Kg AS.

Y hf= 61kJ/ kg AS.

Nuestra masa del producto son 180 Kg/hr.

M_AS= 165.6 Kg/hr.

Si sustituimos los datos y despejamos a Q:

Q= 165.6 Kg/hr (61 kJ/Kg AS)+ 180 Kg/hr(0.18)(90ºC – 53ºC)    -

(165.6 Kg/hr)(150.2 kJ/Kg AS) + 180 Kg/hr(0.18)(100ºC – 90ºC)

Q=15646.32 kJ/ Kg AS.

5.156. Aire a 38ºC bulbo seco y 27ºC bulbo húmedo se lava con agua para eliminar polvo a 24ºC. Suponga que el tiempo de contacto basta para que el aire y el agua lleguen al equilibrio. A continuación el aire se calienta a 93ºC pasándolo por serpentines de vapor de agua y se utiliza en un secador rotatorio adiabático, del cual sale a 49ºC. Puede suponerse que el material por secar entra y sale a 46ºC. El material pierde 0.05 Kg de agua por Kg de producto. Se produce un total de 1000 kg/hr.

a) ¿Cuál es la humedad

1) del aire inicial?

2) después de los rocios del agua?

3) después del recalentamiento?

4) A la salida del secador?

b) ¿Qué porcentaje de humedad hay en cada uno de los puntos de la parte a)?

c) ¿Qué peso total del aire seco se gasta por hora?

D) ¿Qué volumen total de aire sale del secador?

e) ¿Cuál es la cantidad total de calor suministrado al ciclo en J/hr?