Guía N°12: Secado continuo Problema requerido 3.- Un material fabricado en forma de planchas de 0.6 por 1.2 m por 12 mm, se va a secar en forma continua en un secador de túnel con
aire caliente a contracorriente adiabático, a la rapidez de 100 láminas por hora. Las láminas se van a colocar sobre un acarreador especial que llevará al material en grupos de 30 láminas de altura, se van a secar por los dos lados. La masa seca de cada lámina es de 12 kg y el contenido de humedad se reducirá de 50 a 5% de agua, mediante aire que entra a 120 °C, humedad 0.01 kg agua/kg de aire seco. Se van a pasar 40 kg de aire seco a través del secador por kg de sólido seco. En un experimento a pequeña escala, cuando se secó con aire en condiciones constantes de secado, temperatura de bulbo seco de 95 °C, temperatura de bulbo húmedo de 50 °C y a la misma velocidad -4 2 que se va a utilizar en el secador mayor, la rapidez constante de secado fue de 3.4x10 kg de agua evaporada/m s y el contenido de humedad crítico fue del 30%. El contenido de humedad en el equilibrio es despreciable. Considerar que la temperatura de entrada del sólido al secador es de 38°C. a) b) c) d)
Calcule el valor de k Y a partir de los datos del experimento a pequeña escala. Para el secador grande, calcule la humedad del aire saliente y el punto en que el sólido alcanza el contenido de humedad crítica. Calcule el tiempo de secado en el secador grande. ¿Cuántas láminas del material se encontrarán en el secador en cualquier momento?
ℎ 2 1 2 ∙ −4 2 ∗ ≈ ′′ ′′ ∴ −4 ∙ 2 ′′ 2 → 2 ℎ ℎ ℎ ℎ 2 1 2 1 Datos:
= 0.6 0.6
=
= 1.2 1.2
0.5
1
0.5
=1
=
0.05
1
0.05
= 0.01 0.012 2
ʹ = 0.01 0.01
= 120°
= 0.05 0.053 3
°
= 100
= 30
= 12
= 38°
= 40
Datos del experimento a pequeña escala:
= 95°
a)
= 50°
= 95° ,
=
= 3.4 10
0.3
1
0.3
0
= 0.43 0.43
=0
qc
,
SOLIDO
b
=
(
)
a
: es la humedad del gas circulante : es la humedad de saturación a la temperatura superficial del líquido (TS)
Con los datos de
y
del gas circulante, se entra a la carta psicrométrica y se obtiene la humedad absoluta:
= 0.06 0.066 6
Para hallar , se supone que solo hay transferencia de calor por convección. Como se cumple que el flujo de aire es tangencial y que el sistema es adiabático: = = 50° Con este dato se entra la carta psicrométrica y se corta la curva de 100% de humedad relativa, se obtiene entonces:
= 0.08 0.087 7
3.4 10
=
(
)
=
= 0.01 0.0162 62
0.087
= 0.01 0.0162 62
0.066
b) Para el secador grande:
= 12
100
= 1200 1200
= 40
Balance de masa total para el agua:
+
=
+
1200
= 4800 48000 0
e
→ 1 ℎ ℎ 1 2 2 1 ℎ 1 2 1 2 2 2 � ℎ ℎ 2 2 ℎ → � 1 1 → → → 2 ∙ ∙ � 1 2 2 ℎ ∗∗ ∗∗ ∴ 2 2 2 2 2 2 → 2 2 2 2 =
(
(1
1200
)+
0.053)
+ 48000
0.01
=
= 0.034
= 0.034
48000
Secador a baja temperatura
Se elimina la zona ①
,
,
,
,
②
,
,
YC
③
,
,
“1”
,
,
,
,
,
,
“2”
Para obtener el punto en que el sólido alcanza el contenido de humedad crítica, se realiza un balance de masa en la zona ③: +
=
+
(
)
48000
0.01
=
+ 1200
+
0.43
0.053
=
= 0.019
48000
c) Tiempo de secado en el secador grande:
=
=
+
=
ZONA II
(
)
=
+
=
+
=
=
=
Como la operación es adiabática
(
tiene solución analítica
=
= 2 1.2
1
=
ln
480
=
)
0.6
1
1.44
= 1.44
0.087
0.034
ln
= 5128 = 1.42
0.0162
0.087
0.019
ZONA III
=
Si el régimen de caida es lineal:
=
=
(
)
=
(
)
1
=
(
)
Si es adiabática, la solución tiene solución analítica.
Se busca la relación X e Y, para ello se realiza un balance en la zona III
+
=
=
=
1
(
)
+
+
(
)
=
(
)
+
=
+
=
1
(
1
)
(
)
+
= 0.019
2 2 2 � 2 2 2 ℎℎ ⎝ ℎ ∴ ℎ ℎ ℎ ℎ ℎ 1
=
(
=
1
1.44
0.43
)
ln
+
0.43
480
0.0162
(0.087
ln
48000
0.01)
0.053
+ 0.053
1200
0.087
0.087
0.01
⎠
0.019
= 6263 = 1.74
=
+
= 1.424
+ 1.74
= 3.164
d) ¿Cuántas láminas del material se encontrarán en el secador en cualquier momento?
°
= 3.164
100
= 316.42
→ ℎ → = 3.164
°
= 316.42
