5.149
En los desiertos del suroeste de EU, en el otoño y durante el día, el aire
suele ser moderadamente caliente y seco. Si al mediodía se mide una temperatura
de bulbo seco de 27°C y una temperatura de bulbo húmedo de 17°C para el aire:
a)
¿Cuál es el punto
de rocío?
Ubicando
lo temperatura de bulbo seco y bulbo húmedo en las cartas psicométricas nos
colocamos sobre un punto y a partir de él, nos movemos hacia la izquierda
verticalmente hasta la primera línea con valores y ahí encontramos que:
TR=
10°C
b)
¿Cuál es el
porcentaje de humedad relativa?
Regresamos
a nuestro punto. Revisando las líneas que tenemos ubicamos las que contienen %,
esa es la humedad relativa.
El
punto está ubicado entre el 30 y 40%, por lo tanto la diferencia entre esas dos
es 10.
Colocamos
la regla que pase por el punto primero tomamos la medida del 30 hasta el punto
y lo multiplicamos por nuestro 10, y después lo dividimos entre la medida del
30 hasta el 40.
A
ese valor, al 30 le sumamos el valor obtenido, en este caso 3.84:
HR=
33.84%
5.150
El suministro de aire para una secadora tiene una temperatura de bulbo seco de
32°C y una temperatura de bulbo húmedo a 25.5°C. Este aire se calienta hasta
90°C mediante bobinas y se introduce a un secador donde se enfría a lo largo de
una línea de enfriamiento adiabático conforme capta humedal del material en
deshidratación y sale del secador totalmente saturado.
a)
¿Cuál es el punto
de rocío del aire inicial?
Con
el mismo procedimiento que en el inciso a) problema anterior, calcularemos la
temperatura de rocío sólo que en este caso tomamos la TBS= 32°C y TBH=
25.5°C.
TR=23°C
b)
¿Qué humedad tiene?
En
las cartas psicométricas ubicamos nuestro punto y sobre él, nos movemos hacia
la derecha horizontalmente hasta la primera línea de valores.
Este
dato se calcula a precisión de cada quién, sin interpolaciones.
Ĥabs=
0.018 kg/KgAS.
c)
¿Qué porcentaje de
humedad relativa tiene?
Vamos
a nuestro punto. Revisando las líneas que tenemos ubicamos las que contienen %,
esa es la humedad relativa. El punto está ubicado exactamente sobre el 60%
HR=
60%
d)
¿Cuánto calor se
necesita para calentar 100 m3 de aire que entre en el secador?
Hacemos
un Balance de energía.
E0
+ EE – ES – EL =EF
Cuando
hay una variación térmica generalmente sólo se toma en cuenta la Energía
térmica.
E0= mh0
EF= mhF
EE= Q
ES= 0 No hay salida de calor ni de
trabajo.
EL= 0 suponiendo que no hay pérdidas.
mh0 + Q – 0 – 0 = mhF
Primero
se calcula la entalpía inicial:
En
tablas la entalpía son los valores que están junto a la temperatura de bulbo
húmedo y de rocío. Pero conforme tu punto se mueve en tu gráfico existe una
variación por lo tanto hay que realizar un ajuste.
h0=
79.7 KJ/ KgAS
Interpolamos
y sacamos el valor de 0.1037. Ponemos la regla entre los valores. Y
multiplicamos el valor medido de la entalpía menor al punto de entalpía por la
deferencia entre la mayor menos la menor y se divide entre el valor medido con
la regla. El valor obtenido se le resta a la entalpía.
h0=
79.7 – 1.1037
h0=
79.59 KJ/KgAS
Para
la entalpía final, como se encuentra sobre la línea de saturación no hay que
ajustar nada por lo tanto:
hF=
361 KJ/KgAS
Para
obtener la masa, usaremos el volumen dado dividido entre el volumen específico
que obtengamos de las cartas.
m= v / ^v
m= 100 m3 / (0.8892 m3/kg) =
112.46 kg
(112.46 kg)(79.59 KJ/kg) + Q = (112.46 kg) (361 KJ/
kg)
Q= 40598.06 kJ – 8950.6414 kJ
Q= 31647.3686 Kj
e)
¿Cuánta agua se
evaporará por cada 100 m3 de aire que entre en el secador?
f) f) ¿A qué temperatura
sale el aire del secador?
Como
el aire que sale del secador es saturado, tiene la misma temperatura de bulbo
seco que de bulbo húmedo, ya que se encuentra sobre la curva de saturación. Por
lo tanto:
TBH=90°C
TBS=90°C
5.151
Aire húmedo a 100 KPa, temperatura de bulbo seco de 90°C y bulbo húmedo de 46°C
se encierra en un recipiente rígido. El recipiente y su contenido se enfrían a
43°C.
a)
¿Cuál es la humedad
molar del aire húmedo enfriado?
b)
¿Cuál es la presión
total final en atm dentro del recipiente?
101.33
kPa= 1 atm
Como
la presión del aire cuando se embasa no cambia, solo hacemos una conversión y
nos queda que:
PT=
0,9868 atm
c)
¿Cuál es el punto
de rocío en °C del aire húmedo enfriado?
Como
el problema no habla de un aumento o sustracción de agua, la humedad absoluta
se conserva intacta, por lo tanto, con los datos iniciales localizamos la Habs
y recorremos el gráfico hasta el extremo izquierdo y obtenemos el valor de:
TR=
39.8 °C
5.152
Calcule:
a)
La humedad de aire
saturado a 120°F.
Habs=
0.815 lbH20/ lbAS
b)
El volumen saturado
a 120°F.
^V=
17.53 ft3/ lbAS
c)
La temperatura de
saturación adiabática y la temperatura de bulbo húmedo de aire que tiene una
temperatura de bulbo seco a 120°F y un punto de rocío de 60°F.
La
temperatura de saturación y de rocío son lo mismo:
Tsat=
60°F
TBH=
78°F
d)
El porcentaje de
saturación cuando el aire de c) se enfría a 82°F.
e)
Las libras de agua
condensadas por cada 100 lb de aire húmedo de cuando el aire se enfría a
40°F.
5.153.
Un secador rotatorio que trabaja a presión atmosférica seca 10 toneladas de al
día de grano húmedo a 70ºF, desde un contenido de humedad del 10% hasta el 1%.
El aire fluye a contra flujo sobre el grano, entra a una temperatura de bulbo
seco a 225ºF y una temperatura de bulbo húmedo a 110ºF y sale a 125ºF bulbo seco.
a)
La humedad del aire
que entra del que sale.
La
humedad absoluta que entra, se calcula con los datos que nos dan, de
temperatura de bulbo seco y bulbo húmedo. En el punto donde se cruzan, seguimos
la línea horizontal hasta llegar a los valores de humedad absoluta que nos da:
Habs que entra=
0.0315 Lb agua/ Lb As.
Para
la humedad absoluta en la salida, hacemos lo mismo pero con los valores que nos
proporcionan en la salida, por lo tanto nos queda.
Hbs en la salida:
0.094.
b)
La eliminación de
agua en libras por hora.
Para
este inciso realizamos un balance de la siguiente manera:
H2O
entra del cereal – H2O sale del cereal = 1 tonelada – 0.1 Toneladas.
0.9 toneladas/día.
900
Kg H2O/ dia (1 dia/ 24
hrs)(2.204 lb/ 1 kg)
82.65 lb H2O/
hr.
c)
La salida del
producto en libras por día.
Tenemos
que hay 9.1 toneladas de producto por día:
9
toneladas + 0.1
toneladas = agua +
cereal.
Realizamos
las conversiones para que nos quede en las unidades:
9.1
toneladas / dia ( 1000 kg/ 1 ton)(2.204
lb/ 1 kg)
=20056.4 Lb/ día.
d)
El aporte del calor
del secador. Suponga que el secador no pierde calor, que el grano se descarga a
100ºF y que su calor específico es 0.18.
Para
calcular este inciso lo realizamos con un balance de energía:
Eo
+ EE – Es – EL = EF.
No hay energía de salida, ni energía
perdida, por lo tanto tenemos que la energía que entra es el calor.
Eo= MAS
ho + Mc•Cp( To-TR)
Ee= Q
Ef= MAShF
+ Mc•Cp(Tf-TR)
La ecuación queda así:
MAS ho + Mc•Cp( To-TR) + Q = MAShF
+ Mc•Cp(Tf-TR)
Sabemos que nuestra temperatura de
referencia es de 32ºF.
Realizamos un balance de masa Wp=
Mas (Habs final – Habs inicial)
Wp=0.9 toneladas = 1983.6 Lb H2O/
día.
Sustituyendo los valores tenemos que
198306 Lb H2O/ día. = Mas (0.095 – 0.032)
Mas=
31485.71 Lb AS/día.
Para encontrar las entalpías, se
checan en tablas
Tenemos que la entalpia inicial a
225ºF es ho= 92.5 btu/Lb AS.
Y para la entalpia final con 125ºF
es hf= 136.2 btu/LbAS.
Ya con estos datos podemos sustituir
en la ecuación inicial.
MAS ho + Mc•Cp( To-TR) + Q = MAShF
+ Mc•Cp(Tf-TR)
1 ton(92.5
btu/Lb AS) + 10 ton( 0.18)(225ºF – 32ºF) + Q = 9.1 ton(136.2 btu/Lb AS) + 10
ton(0.18)(125ºF – 32ºF)
Q= 1406.82 – 1272.4 Q=
490000 kJ/ton AS.
5.154. Las siguientes son temperaturas en ºF tomadas de una torre de
enfriamiento de corriente de aire forzador.
Aire: Entra 85 Sale 90
Agua: Entra 102 Sale 89
La temperatura de bulbo húmedo del aire que entra es de 77ºF. Suponiendo
que el aire que sale de la torre es saturado. Calcule:
a)
La humedad de
aire que entra.
Para calcular la humedad absoluta en la entrada de la torre, en las cartas
tenemos la relación de temperatura de bulbo seco con la temperatura de bulbo húmedo,
por lo tanto siguiendo los valores de 85ºF y 77ºF respectivamente podemos conocer la humedad absoluta de
entrada para este sistema. Por lo tanto en el punto donde se cruzan ambos
seguimos la línea horizontal que nos da un valor de:
Habs= 0.01810 Lb H2O / Lb AS.
b)
Las libras de
aire seco que atraviesan la torre por cada libra de agua que entra por la
torre.
Igualmente se calcula tomando los valores de las temperaturas de salida que
son 89ºF con la de bulbo seco que está a 77ºF, siguiendo la línea horizontal de
un valor de: 0.31 Lb h2O/ Lb
AS.
c)
El porcentaje
de agua vaporizada por la torre.
Para calcular el vapor de
agua de la torre que es la humedad relativa, tomemos nuestro punto de húmedas absoluta
del inciso a, con su valor de 0.01810 Lb h2O/ LbAS, se tiene que
interpolar para sacar un valor exacto.
3.3 cm ------1 HR=1.18%
4.1 cm------- x
No hay comentarios:
Publicar un comentario