balance de materia y energia de una torre de enfriamiento
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Practica. Torre de Enfriamiento. Reporte. LIQ IIIDescripción completa
torre de enfriamiento. Estudio de la transferencia de calor y reposición de masa de agua.Descripción completa
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Descripción: TORRE DE ENFRIAMIENTO
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TRANSFERENCIA DE MASA II TRABAJO Nº 03 DETERMINACIÓN DE LA ALTURA DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO.
3
Calcular la altura de una torre de enfriamiento para enfriar 2m de agua de 40 a 20 °C. Analizar si es posible y si es viable. Discutir sus resultados.
Analizaremos las condiciones para cada trimestre. Tomando como referencia los datos proporcionados por “Senamhi.
TRIMESTRE Ene-Mar Abr-Jun Jul-Set Oct-Dic
Tbs (ºC) 24.3 19.6 16.8
Tbh (ºC) 21.8 17.9 15.6
HR% 81.7 86 89.3
Entalpia (KJ/Kg) 63.851 50.71 43.771
Tsal hallado (agua) 23.2 19.3 19.625
19.1
17.5
87
49.537
20.3
PRIMERAS CONCLUSIONES Encontramos una temperatura de bulbo húmedo mínimo para el trimestre de JulioSetiembre y la máxima en el trimestre de Enero-Marzo, este Trimestre nos indicará la temperatura límite hasta la cual se podrá enfriar e l agua para que la torre esté en funcionamiento durante todo el año. Esta temperatura es de 21.8 °C.
Una vez determinada la temperatura máxima, trabajaremos con esta y diseñaremos una torre para enfriar agua desde 40 hasta 22 °C para que ésta funcione durante todo el año. Siguiendo el principio de la teoría que nos indica que mientras que más cerca esté la temperatura a la cual se quiere enfriar el agua, de la temperatura límite de enfriamiento; la altura de la torre será mayor.
Datos:
H2O 40°
H2O 20°
Aire
Aire
PARA 1er TRIMESTRE :
Para enfriar de 40 hasta 20 °C .
Para 24.3°C y 81.7% HR T bulbo Entalpía seco (KJ/kg) (°C) 24.3 63.858
⁄
Graficamos la curva de saturación con los datos hallados de car ta psicrométrica: Usamos la tabla siguiente:
∫ ( ) ( ) La altura de la torre calculada para las condiciones dadas es de 3.01 m. Se requiere enfriar de 40 a 20 °C. Para la altura de empaque obtenido (3.01m) se obtiene una temperatura de salida del liquido de:
Falta enfriar 2 °C para lo cual usaremos enfriadores tipo chiller u otros métodos ya que las condiciones del aire no permiten enfriar el ag ua hasta 20°C.
PARA 2do TRIMESTRE :
Para enfriar de 40 hasta 20 °C .
Para 19.6°C y 86% HR T bulbo Entalpía seco (KJ/kg) (°C) 19.6 50.710
⁄
Graficamos la curva de saturación con los datos hallados de car ta psicrométrica: Usamos la tabla siguiente:
⁄ Con H2 hallamos la curva de operación y dividimos en puntos convenientes para obtener una mejor data. Que se detalla en la siguiente tabla.
T(agua)
H(op)
19.3
50.71
25
59.68
27
65.26
29
70.85
31
76.43
33
82.01
35
87.59
37
93.18
39
98.76
40
101.55
Se obtiene la tabla:
T(agua)
H(op)
Hi
[Hi-H(op)]-1
19.3
50.71
55.46
0.2104
25
59.68
82.24
0.0443
27
65.26
93.14
0.0359
29
70.85
104.73
0.0295
31
76.43
116.99
0.0247
33
82.01
129.89
0.0209
35
87.59
143.46
0.0179
37
93.18
157.72
0.0155
39
98.76
172.72
0.0135
40
101.55
180.51
0.0127
Que nos da la gráfica: 250 y = 5E-05x 4 - 0.0062x3 + 0.3696x2 - 4.7089x + 46.307
200
150 e l t i T s i x A
Series1 Series2 Poly. (Series1)
100
Linear (Series2)
y = 2.7913x - 10.102 50
0 0
5
10
15
20
25
Axis Title
30
35
40
45
50
0.2500
0.2000
y = 3E-07x 4 - 9E-05x3 + 0.0114x2 - 0.6127x + 12.235 0.1500 e l t i T s i x A
Series1 Poly. (Series1)
0.1000
0.0500
0.0000 40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
Axis Title
90.00
100.00
110.00
Dividimos el área formada en 9 áreas. Se halla la suma de las áreas por e l método de suma de trapecios:
∫ ( ) ( ) La altura de la torre calculada para las condiciones dadas es de 3.06 m. Se requiere enfriar de 40 a 20 °C. Para la altura de empaque obtenido (3.06m) se obtiene una temperatura de salida del líquido de:
A las condiciones del segundo Trimestre no tendríamos ningún inconveniente de enfriar el agua hasta 20 ºC
PARA 3er TRIMESTRE :
Para enfriar de 40 hasta 20 °C .
Para 16.8°C y 89.3% HR T bulbo Entalpía seco (KJ/kg) (°C) 16.8 43.771
⁄
Graficamos la curva de saturación con los datos hallados de car ta psicrométrica: Usamos la tabla siguiente:
⁄ Con H2 hallamos la curva de operación y dividimos en puntos convenientes para obtener una mejor data. Que se detalla en la siguiente tabla.
T(agua)
H(op)
19.625
55.00
25
58.77
27
64.36
29
69.94
31
75.52
33
81.11
35
86.69
37
92.27
39
97.85
40
100.64
Se obtiene la tabla:
T(agua)
H(op)
Hi
[Hi-H(op)]-1
19.625
55.00
56.80
0.5563
25
58.77
82.24
0.0426
27
64.36
93.14
0.0347
29
69.94
104.73
0.0287
31
75.52
116.99
0.0241
33
81.11
129.89
0.0205
35
86.69
143.46
0.0176
37
92.27
157.72
0.0153
39
97.85
172.72
0.0134
40
100.64
180.51
0.0125
Que nos da la gráfica: 250 y = 5E-05x 4 - 0.0062x3 + 0.3696x2 - 4.7089x + 46.307
∫ ( ) ( ) La altura de la torre calculada para las condiciones dadas es de 3.02 m. Se requiere enfriar de 40 a 20 °C. Para la altura de empaque obtenido (3.02m) se obtiene una temperatura de salida del líquido de:
A las condiciones del tercer Trimestre no tendríamos ningún inconveniente de enfriar el agua hasta 20 ºC
PARA 4to TRIMESTRE :
Para enfriar de 40 hasta 20 °C .
Para 19.1°C y 87% HR T bulbo Entalpía seco (KJ/kg) (°C) 19.1 49.537
⁄
Graficamos la curva de saturación con los datos hallados de car ta psicrométrica: Usamos la tabla siguiente:
⁄ Con H2 hallamos la curva de operación y dividimos en puntos convenientes para obtener una mejor data. Que se detalla en la siguiente tabla.
T(agua)
H(op)
20.3
55.00
25
62.66
27
68.24
29
73.82
31
79.40
33
84.99
35
90.57
37
96.15
39
101.73
40
104.53
Se obtiene la tabla:
T(agua)
H(op)
Hi
[Hi-H(op)]-1
20.3
55.00
59.65
0.2151
25
62.66
82.24
0.0511
27
68.24
93.14
0.0402
29
73.82
104.73
0.0323
31
79.40
116.99
0.0266
33
84.99
129.89
0.0223
35
90.57
143.46
0.0189
37
96.15
157.72
0.0162
39
101.73
172.72
0.0141
40
104.53
180.51
0.0132
Que nos da la gráfica: 250 y = 5E-05x4 - 0.0062x3 + 0.3696x2 - 4.7089x + 46.307
200
150 e l t i T s i x A
Series1 Series2 Poly. (Series1)
100
Linear (Series2) y = 2.7913x - 7.1271 50
0 0
5
10
15
20
25
Axis Title
30
35
40
45
50
0.2500
0.2000
y = 3E-07x 4 - 0.0001x3 + 0.015x2 - 0.8334x + 17.303 0.1500 e l t i T s i x A
Series1 Poly. (Series1)
0.1000
0.0500
0.0000 40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
Axis Title
90.00
100.00
110.00
Dividimos el área formada en 9 áreas. Se halla la suma de las áreas por e l método de suma de trapecios:
∫ ( ) ( ) La altura de la torre calculada para las condiciones dadas es de 3.02 m. Se requiere enfriar de 40 a 20 °C. Para la altura de empaque obtenido (3.02m) se obtiene una temperatura de salida del líquido de:
Falta enfriar 0.3 °C para lo cual usaremos enfriadores tipo chiller u otros métodos ya que las condiciones del aire no permiten enfriar el ag ua hasta 20°C.
