TABLA DE CONTENIDO

LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA 1

PRIDDAS DE CALOR EN SECADOR

TABLA DE CONTENIDO

Pgina

1. RESUMEN

012. INTRODUCCIN

02

3. FUNDAMENTOS TERICOS

03

4. DETALLES EXPERIMENTALES

07

5. TABULACIN DE DATOS Y RESULTADOS

08

6. DISCUSIN DE RESULTADOS

12

7. CONCLUSIONES

13

8. RECOMENDACIONES

14

9. BIBLIOGRAFA

15

10. APNDICE

1611. GRFICAS

22

1. RESUMEN

La prctica realizada ha sido referente al secador de bandejas, donde el aire que ingresa al secador es accionado por un ventilador y calentado por una caja de resistencias, que forma parte del equipo y esta ubicada a la entrada de dicho secador.

El ingreso del flujo de aire, es el mismo utilizado en la prctica de tubo de PITOT realizado por el grupo B prcticas simultneas - y solo se ha trabajado a flujo mximo, hacindose los clculos solo para dicho flujo.

El objetivo de esta prctica es calcular la prdida de calor por las superficies del secador de bandeja, cuando una corriente de aire caliente fluye dentro del secador.Se ha determinado las prdidas de calor en las paredes verticales y horizontales del secador de bandejas. Para los clculos se ha trabajado solamente con un flujo mximo de aire, calculndose una velocidad promedio de 10.88 m/s.

El calor perdido por el aire en el secador es de 558.69 W.

El calor total perdido en las paredes del secador (verticales y horizontales) es de 282.47 W.La humedad absoluta a la entrada y salida de la caja de resistencia, y la humedad absoluta a la salida del secador son aproximadamente iguales.El % de calor perdido por la resistencia es de 56.86%.

2. INTRODUCCINEl secado es una operacin unitaria, que consiste en la eliminacin de agua y que normalmente precede a la evaporacin, la filtracin o la cristalizacin. El estudio del secado y el clculo del tamao requerido de un secador, deben tomar en cuenta una multitud de problemas en las reas de mecnica de fluidos, qumica de superficies, estructura slida y velocidad de transferencia.El ms sencillo de los secadores es el secador de charolas o bandejas. Las condiciones de secado se controlan en forma simple y se cambian con facilidad, de manera que este secador es particularmente adecuado para operaciones de lavatorio o para secar materiales que requieran modificar las condiciones de secado a medida que ste avanza.Lo ideal es que se haga un estudio de secado de algn cuerpo slido y hmedo, esto permitira calcular la extraccin del lquido de dicho cuerpo, pero slo se esta viendo las prdidas de calor, ocurrido en el secador y sin muestra en estudio.

3. PRINCIPIOS TERICOSSECADO

Operacin Unitaria que consiste en la separacin de contacto liquido slido, cuyo objetivo es separar un lquido voltil de un dolido no voltil por vaporizacin. Esta operacin se diferencia fundamentalmente de la evaporacin en la relacin de cantidad de agua evaporada a producto tratado que en el secado es mucho ms pequea - y en la temperatura de operacin, que tambin es normalmente inferior, puesto que para secar no es necesario alcanzar la ebullicin.

El secado suele ser una operacin de acabado de los productos slidos que tiene como finalidad facilitar su manipulacin y/o conservacin.

MECANISMOS DE SECADO

Toda operacin de secado involucra la transferencia de calor y masa simultneamente: Transferencia de calor para la evaporacin del lquido y Transferencia de masa en humedad interna y liquido evaporad. En el secado por contacto directo el calor es suministrado por conveccin por el aire; en cambio en el secado indirecto el calor es suministrado por conduccin, generalmente a travs de la superficie de un metal en contacto con el slido, por ejemplo las paredes del secador.En el secado directo por conveccin del aire, la velocidad total de secado puede ser determinado por las resistencias del calor y transferencia de masa en la fase gaseosa o por la resistencia de transporte de la fase slida.

SECADO ATMOSFRICO EN BANDEJASEl secado puede llevarse a cabo en forma continua o discontinua (batch); por calentamiento directo, indirecto o por radiacin infrarroja; a presin atmosfrica o en vaco.

El aire fluye paralelo a la superficie del slido a secar, transportando a su paso la humedad y suministrando el calor para la evaporacin. Los slidos inicialmente hmedos pronto alcanzan la temperatura de saturacin adiabtica o temperatura de bulbo hmedo del aire, asumiendo que todo el calor transferido es por conveccin. Esto es solo terico, en la prctica existe adems transferencia de calor por conduccin y radiacin, que pueden o no ser despreciables.Conforme ocurre la evaporacin, la concentracin de humedad en la superficie disminuye, lo que origina un gradiente de concentracin entre la zona interna del material y su superficie, que obliga al agua a difundirse hacia el exterior del slido, o bien a ascender por capilaridad. En el momento en que el caudal con que el agua asciende hacia la superficie es igual al caudal de evaporacin, la velocidad de secado se hace independiente del contenido de humedad del material; suponiendo que la humedad, velocidad y temperatura del aire permanecen constantes.

TRANSFERENCIA DE CALOREs la transmisin de energa en forma d calor desde un cuerpo a otro de menor temperatura. As la diferencia de temperaturas es la fuerza impulsora que causa el fenmeno de transmisin de calor. El calor puede transferirse por los mecanismos siguientes:

1. Conduccin: Es el paso de calor a travs de un cuerpo sin desplazamiento visible de sus partculas. La energa se transmite de molcula a molcula a travs de la materia slida (transferencia molecular).2. Conveccin: Es el paso de calor en el interior de un fluido por mezcla de las proporciones a distintas temperaturas. La energa se transmite por el movimiento de lquidos que circulan debido a cambios de temperatura. Si el movimiento del fluido se debe a las diferentes densidades originadas por la variacin de temperaturas, se trata de CONVECCION NATURAL, o si el movimiento se activa por algn medio, se tratara de CONVECCION FORZADA. La transferencia de calor por conveccin puede efectuarse de tres formas:( Cuando el fluido cambia de fase.

( Cuando se evapora un condensado.

( Cuando se evapora un lquido.

3. Radiacin: Es el calor que se transmite a travs del espacio, en el vaco, por medio de ondas electromagnticas (vibraciones electromagnticas) emitidas y absorbidas en forma de energa y sin necesidad de un medio material (contacto fsico) que intervenga como vehculo.

CONTENIDO CRITICO DE HUMEDADEl contenido de humedad existente al final del periodo de velocidad constante se conoce como contenido critico de humedad. En este punto, el movimiento del liquido hacia la superficie slida es insuficiente para reemplazar el liquido que est siendo evaporado. En consecuencia, el contenido critico de humedad depende de la facilidad de movimiento de la humedad a travs del slido, y por tanto, de la estructura porosa del slido en relacin con la velocidad de secado.

HUMEDAD O SATURACIN ABSOLUTASe define como la relacin de las moles de vapor por mol de gas libre de vapor con las moles de vapor que estaran presentes por mol de gas libre de vapor, si la mezcla estuviera completamente saturada a la temperatura y presin total existente.

HUMEDAD RELATIVAHR = Pvapor / Psat

Donde: Pvapor: presin parcial de vapor en la mezcla gaseosa.

Psat: presin parcial de vapor en la mezcla gaseosa si el gas estuviera saturado a la temperatura dada de la mezcla (esto es, la presin de vapor del compuesto como vapor).

TEMPERATURA DEL BULBO SECO.TBS, es la temperatura ordinaria que siempre se ha utilizado para un gas en F en C.

TEMPERATURA DEL BULBO HMEDO.TBH, la puede adivinar aunque nunca ha odo este termino antes, tiene algo que ver con el agua (u otro liquido, si no nos interesa la humedad sino la saturacin) que se evapora alrededor de un bulbo de termmetro de mercurio ordinario.

Decimos que la temperatura del bulbo con el trapo mojado en el equilibrio es la temperatura de bulbo hmedo. (Por supuesto, si el agua contina evaporndose, finalmente desaparecer y la temperatura del trapo aumentara). La temperatura final del proceso descrito antes se sita en la curva de 100% de humedad relativa (curva aceite saturado).CONVECCIN EN FLUIDOS ADYACENTES A UNA SOLA PARED VERTICALLa figura representa este caso: en que no hay velocidad especificada. El flujo es el resultado de la transferencia de energa entre la placa a la temperatura T0 y el fluido a la temperatura ambiente T00 Las propiedades de inters del fluido son: (, (, C(, ( y (. La ltima propiedad mencionada es el coeficiente de dilatacin trmica usado para representar la variacin en la densidad del flujo con la temperatura, de acuerdo con:( = (0 (1+((T)

T( fluido

To (superficie)

Propiedades del fluido

(, (, Cp, K, (En donde (o es la densidad de referencia dentro de la capa caliente, y (T es la diferencia de temperaturas entre el fluido en la superficie de la placa y la correspondiente lejos de la placa.

NMEROS ADIMENSIONALESEn el anlisis de la conveccin es prctica comn quitar las dimensiones a las expresiones fsico-matemticas que modelan el mecanismo y agrupar las variables, dando lugar a los nmeros adimensionales. En conveccin se emplean los siguientes nmeros adimensionales:

A) Nmero de NUSSELT (Nu): Representa la relacin que existe entre el calor transferido por conveccin a travs del fluido y el que se transferira si slo existiese conduccin.-- Se considera una capa de fluido de espesor L con sus superficies a diferentes temperaturas T1 y T2, T1 > T2, DT = T1 - T2, como se muestra en la figura: El flujo de calor debido a la conveccin ser: q-punto conveccin = h DT , mientras que el flujo de calor si slo existiera conduccin sera q-punto conduccin = k ( DT / L ). Dividiendo ambas expresiones:

En general: Nu = hLC / K. Donde Lc es la longitud caracterstica.( Para un tubo circular: Nu = hD / K Cuanto mayor es el nmero de Nusselt ms eficaz es la conveccin. Un nmero de Nusselt de Nu = 1, para una capa de fluido, representa transferencia de calor a travs de sta por conduccin pura. El nmero de Nusselt se emplea tanto en conveccin forzada como natural

B) Nmero de PRANDTL (Pr): Representa la relacin que existe entre la difusividad molecular de la cantidad de movimiento y la difusividad molecular del calor o entre el espesor de la capa lmite de velocidad y la capa lmite trmica:

El nmero de Prandtl va desde menos de 0.01 para los metales lquidos hasta ms de 100.000 para los aceites pesados. El Pr es del orden de 10 para el agua. Los valores del nmero de Prandtl para los gases son de alrededor de 1, lo que indica que tanto la cantidad de movimiento como de calor se difunden por el fluido a una velocidad similar. El calor se difunde con mucha rapidez en los metales lquidos (Pr > 1) en relacin con la cantidad de movimiento. Esto indica que la capa lmite trmica es mucho ms gruesa para los metales lquidos y mucho ms delgada para los aceites, en relacin con la capa lmite de velocidad. Cuanta ms gruesa sea la capa lmite trmico con mayor rapidez se difundir el calor en el fluido. El nmero de Prandtl se emplea tanto en conveccin forzada como natural.

C) Nmero de REYNOLDS (Re): Representa la relacin que existe entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas que actan sobre un elemento de volumen de un fluido. Es un indicativo del tipo de flujo del fluido, laminar o turbulento.

Donde:

( Uf es la velocidad del flujo del fluido a una distancia lo suficientemente alejada de la superficie.( Lc es la longitud caracterstica: para una placa plana Lc = distancia al borde de ataque de la placa. ( Para un tubo de seccin circular Lc = Dimetro (D). ( es la viscosidad cinemtica.( Un valor grande del nmero de Reynolds indica rgimen turbulento.( Un valor pequeo del nmero de Reynolds indica rgimen laminar. ( El valor del nmero de Reynolds para el cual el flujo se vuelve turbulento es el nmero crtico de Reynolds. Este valor crtico es diferente para las diferentes configuraciones geomtricas: Para una placa plana Re crtico = 500000.( Para tubos: si Re < 2300 el flujo es laminar. Si 2300 < Re < 10000 el flujo es de transicin. Si Re > 10000 el flujo es turbulento.

D) Nmero de GRASHOF (Gr): Representa la relacin que existe entre las fuerzas de empuje y las fuerzas viscosas que actan sobre el fluido. Es un indicativo del rgimen de flujo en conveccin natural, equivalente al nmero de Reynolds en conveccin forzada.

Donde:

g es la aceleracin de la gravedad. b es el coeficiente de expansin volumtrica de una sustancia; representa la variacin de la densidad de esa sustancia con la temperatura a presin constante. Para un gas ideal = 1 / T; T es la temperatura absoluta en K. Lc es la longitud caracterstica. Para una placa vertical del longitud L , Lc = L. Para un cilindro de dimetro D, Lc = D. n es la viscosidad cinemtica.El nmero de Grashof slo se utiliza en conveccin natural.

E) Nmero de RAYLEIGH (Ra): Es funcin del nmero de Grashof y del nmero de Prandtl. Su valor es el nmero de Grashof multiplicado por el nmero de Prandtl.

El nmero de Rayleigh slo se utiliza en convencin natural.TRANSFERENCIA DE CALOR CON FLUIDO ALREDEDOR DE SUPERFICIES PLANAS

Para el flujo de capa lmite laminar en una placa plana isotrmica los nmeros local y medio de Nusselt estn dados por:

N(x=0,332 Rcx 112 (c 113N(L=0,664 Rc 112 L (r 113Respectivamente, usando la temperatura de la pelcula para la evaluacin de la propiedad. Estas ecuaciones son vlidas para fluidos con nmeros de Prandtl en el rango de 0,6 ( Pr ( 50Para los casos en que no hay separacin de cada lmite, se aplican las analogas entre el impulso y la transferencia de calor.

Cuando se considera una superficie sobre la que el flujo de cada lmite es tanto laminar como turbulento. Se debe usar una combinacin de las ecuaciones:

NuL=0,036 ReL4/5. P(1/3NuL(h1L=o,664RcL1/2 P(1/3

4. DETALLES EXPERIMENTALESMATERIALES Y EQUIPOS:

Secador de bandejas, con tubera de descarga en la parte superior.

Equipo de Pitot.

Motor.

Ventilador.

Caja de resistencia.

Termmetros.

Psicrmetro.

PROCEDIMIENTO: Se pone en funcionamiento el motor, con el cual variaremos la velocidad para 3 flujos diferentes.

Se pone en funcionamiento la caja de resistencias, tambin a la salida del secador, tanto para bulbo hmedo como para el bulbo seco.

Con el termmetro digital se miden las temperaturas en las paredes horizontales y verticales de las placas que forman el secador, para este fin se toman temperaturas en puntos diferentes de una misma pared y se promedian.

Se miden las dimensiones tanto del secador, as como de las bandejas que lo integran.

Con el tubo de Pitot mediremos en el centro de la tubera la velocidad mxima de cada flujo con los manmetros en U y el manmetro inclinado.5. TABULACIONES DE DATOS Y RESULTADOSTABLA N 01

CONDICIONES DE LABORATORIO

Temperatura (C )20.5

Presin atmosfrica (mmHg)760

TABLA N 02

DIMENSIONES DEL SECADORLargo (m)1.520

Ancho (m)0.620

Altura (m)0.938

TABLA N 03CARACTERSTICAS DEL SECADORMaterialEspesor (m)K (W/m K)

Acero0.00345.00

Lana de vidrio0.0180.046

TABLA N 04

CONDICIONES DEL AIRE A LA ENTRADA DEL VENT LADOR Y SALIDA DEL SECADOR

Caudal MximoEntrada del ventiladorSalida del secador

T del bulbo seco (C)2136

T de bulbo hmedo (C)2024

H.A. (Kg. de agua / Kg. aire seco)0.01440.0140

TABLA N 05PROPIEDADES DEL AIRE HMEDO

Densidad (Kg. / m3)1.1931

Viscosidad (Kg. / m s)1.78*10-5

TABLA N 06

LECTURAS MANOMTRICASPresin esttica (cm. de agua)5.20

Presin dinmica (pulg. de aceite)0.44

TABLA N 07VALORES CALCULADOS DEL AIRE HMEDO

Vmax

(m/s)Re maxVpromedio

(m/s)Flujo Volumtrico

(m3/s)Flujo Msico (Kg./s)V aire en el secador

(m/s)

12.5189386.3810.880.09680.11551.1886

TABLA N 08

RESULTADO DEL ANLISIS EN LA CAJA DE RESISTENCIASCalor entregado por la resistencia (W)3960.0

Calor ganado por el aire al pasar por la resistencia (W)1708.5

Calor perdido por la resistencia (W)2251.5

Porcentaje de calor perdido por la resistencia (%)56.86

TABLA N 09

RESULTADO DEL ANLISIS POR BALANCE DE ENERGA EN EL SECADOR

Calor ganado por el aire al paso de la resistencia (W)1708.5

Calor perdido por el aire en el secador (W)558.69

Porcentaje de calor perdido por el aire (%)32.70

TABLA N 10RESULTADOS DE LAS PRDIDAS DE CALOR EN LAS PAREDES DEL SECADOR

ParedVerticalHorizontal

CaraFrontalPosteriorDerechoIzquierdoSuperiorInferior

Area(m2)1.42881.42880.58280.58160.94240.9424

T( (K)293.5293293293.5293.5293.5

Ts.e (K)294.7293.94293.97293.9294.7294.4

T s.i.(K)312.99312.68312.44313.06313.31313.31

T i (K)318.4318.4318.4318.4318.4318.4

hcl (W/mK)1.431.431.451.412.112.11

Qcl (W)2.452.661.120.972.392.39

Qrad (W)64.3067.9428.3725.4142.4142.40

hcf (W/mK)8.728.728.728.728.728.72

Q perdido (W)66.7570.5929.4826.3544.8044.50

Q total perdido (W)282.47

6. DISCUSIN DE RESULTADOSDe la tabla 10, se observa que hay mayores perdidas de calor en las caras frontal y posterior del secador, y el mnimo valor en el lado izquierdo; debido principalmente al rea de transferencia de calor, geometra y orientacin de las paredes.De La tabla 10, los coeficientes de conveccin forzada son muchos mayores que los coeficientes de conveccin libre, quiere decir que la transmisin de calor es debido a la resistencia de la pelcula en la pared interna del secador.Los coeficientes de pelcula varan con los cambios de temperatura.De la tabla 8, el calor perdido por la caja de resistencias es 2251.5 W y de la tabla 10, el calor perdido total en la paredes del secador es de 282.47 W, debido a que la caja de resistencias no tiene aislantes en la pared.De la tabla 9, el calor perdido por el aire en el secador es de 558.69 W.Las humedades absolutas tanto a la entrada como a la salida del secador deben permanecer constantes ya que solo es un calentamiento y no hay cambio en la masa del aire seco y vapor de agua en el aire.

7. CONCLUSIONES El valor del coeficiente de pelcula de conveccin forzada (hI) es mayor comparado con el de conveccin natural (h(), logrando mayor intercambio de calor en conveccin forzada. El coeficiente de conveccin forzada no sufre variacin en las paredes del secador, sin embargo el coeficiente de conveccin libre en las paredes verticales presenta valores distintos a los de las paredes horizontales.

Para un mayor flujo msico de aire en el secador, se obtienen menores prdidas de calor al medio ambiente. La variacin de las temperaturas de entrada y salida del secador es de 4.8C debido a que el flujo de aire no tiene mucho contacto con la caja de resistencias porque se ha trabajado con flujo mximo y por lo tanto con una mxima velocidad.

El calor por radiacin no debe despreciarse ya que influye en los fenmenos de transferencia de calor.

8. RECOMENDACIONES Antes de realizar las mediciones de temperatura, esperar a que la temperatura en la resistencia se estabilice.

Se deben tomar varias medidas de temperatura en distintas partes de las placas del secador para obtener un promedio de stas ya que vara en diversas zonas de la misma placa.

Se asume que el grosor de las paredes del secador es constante para todos los lados que lo conforman, con un aislante de fibra de vidrio.

Mantener cubierto el ventilador para no perder flujo de aire. Tomar las lecturas de los termmetros hasta que la temperatura se mantenga constante.

9. BIBLIOGRAFA1. Foust, Alan S., Principios de Operaciones Unitarias; Editorial Continental, S. A. De C. V., 5ta. Reimpresin, Mxico, 1966, pgs.: 468 - 469.

2. Welty, J. Transferencia de Calor Aplicada a la Ingeniera. Editorial Limusa, 1ra. edicin, Mxico, 1981, pgs. 218 - 220.3. Kreith, F. Principios de Transferencia de Calor. Editorial Internacional, 1ra. edicin, Mxico, 1981, pgs. 283 - 286.4. Incropera, F.P. y D.P. Dewitt, Fundamentos de Transferencia de Calor, edicin Prentice may, 4ta. Edicin, Mxico, 1999, Pg. 839. 10. APNDICE

EJEMPLO DE CLCULOS

1. CLCULO DE LA DENSIDAD DEL AIRE HMEDO ( ( )( Aire hmedo = (1/Ve) (1+ HA)........... (1)

T Bulbo seco = 21 C

T bulbo hmedo = 20 C

Por Cartas Psicromtricas:

H.A = 0.0144 KgH2O/Kg. aire seco

Ve =0.8502 m3 aire hmedo/ Kg. aire seco

Reemplazando en (1) se tiene: ( Aire hmedo = 1.1931 Kg. /m32. CLCULO DE LA FRACCIN MSICA DE AIRE SECO Y VAPOR DE AGUAy vapor de agua = HA / (1+ HA ) =0.01420 Kg. de vapor de agua / Kg. de aire hmedo

Y aire seco = 1 - y vapor de agua =0.9858 Kg. de aire seco / Kg. de aire hmedo

3. CLCULO DE LA VISCOSIDAD DEL AIRE HMEDO1 / ( aire hmedo = y vapor de agua / ( vapor agua + y aire seco / ( aire seco........ (2)

De tablas:

( Vapor de agua (20C) = 0.0098 Cp

( Aire seco (21C) = 0.019 Cp

Reemplazando en (4) se tiene:

( Aire hmedo = 0.0178 Cp = 1.78*10-5 Kg. /ms

4. CLCULO DE LA VELOCIDAD MXIMA DEL AIRE EN EL SISTEMAEn el tubo de Pitot:

Vmax = Cv ( 2 g (H ((aceite - ( aire hmedo) / ( aire hmedo..... (3)

Donde:

Cv = 0.99

g = 9.81 m/s2(Aceite = 867.57 Kg. /m3(H = 0.44 pulg. = 0.0112

Reemplazando en (4) se tiene:Vmax = 12.51 m/s

5. DETERMINACIN DEL REYNOLDS MXIMORe mx. = Vmax Di ( aire hmedo............... (4)( Aire hmedo

Donde:

Di = Dimetro interno Tubera = 0.1066 m

Reemplazando en (4) se tiene:

Re mx. = 89386.386. CLCULO DE LA VELOCIDAD PROMEDIODel grfico (Perry) se obtiene: V promedio / V mx. = 0.87

Para Re mx. = 89386.38

Luego:V promedio = (0.87)(12.51 m/s) = 10.88 m/s

7. CLCULO DEL CAUDALCaudal = V promedio * A................... (5)

A = 0.0089 m 2Reemplazando en (5) se tiene:

Caudal = 0.0968 m3 / s

8. CLCULO DEL FLUJO MSICO DEL AIRE HMEDOG aire hmedo = A V promedio ( aire hmedo

Reemplazando tenemos:

G aire hmedo = 0.1155 Kg. / s

9. CLCULO DE LA VELOCIDAD DEL AIRE EN EL SECADOREl secador atmosfrico consta de cinco bandejas, por esta razn se considerar el rea promedio entre ellas. rea = base * alturaA1 = 0.55 m * 0.165 m =0.09075 m2A2 = 0.555 m * 0.15 m =0.08325 m2A3 = 0.55 m * 0.15 m =0.0825 m2A4 = 0.595 m * 0.155 m =0.08448 m2A5 = 0.545 m * 0.18 m =0.0981 m2A promedio = (A1 + A2 + A3 + A4 +A5) / 5 = 0.08782 m2T i = 0.5 * (T entrada del aire del secador + T salida del secador) = 45.4 C

G tubera = G secador = (A.V.() secadorVsec * 0.08782 m2 * 1.1931 Kg/m3 * (273 +21)K / (273 + 45.4)K = 0.1150 Kg/sVsec. = 1.1886 m/s10. DIMETRO EQUIVALENTE (DEQ)rH = rea transv. /2 permetro = (0.15 m * 0.55 m)/ 2*(0.15 + 0.55) = 0.05893m

Deq = 4 rH = 4*0.05893 m = 0.2357 m

11. CLCULO DEL CALOR ENTREGADO POR LA RESISTENCIAQ entregado por la resistencia = I V cos ( = 18 amp. * 220 V * 1 = 3960 watt

12. CLCULO DEL CALOR GANADO POR EL AIRE AL PASAR POR LA RESISTENCIAQ ganado por el aire = G aire seco * (H2 H1)............. (6)

Donde:

A la entrada de la resistencia: H1= 57.5 KJ/ Kg. aire seco

A la salida de la resistencia: H2= 72.5 KJ/ Kg. aire seco

H.A = 0.0144 Kg. agua / Kg. aire seco

y aire seco = 0.9858 Kg. de aire seco / Kg. de aire hmedo

G aire hmedo = 0.1155 Kg. de aire hmedo/ s

Luego:

G aire seco = G aire hmedo * Y aire seco = 0.1139 Kg. de aire seco / s

Reemplazando en (6)

Q ganado por el aire = 1708.5 W13. CLCULO DEL CALOR PERDIDO POR LA RESISTENCIAQ perdido por la resistencia = Q entregado por la resistencia - Q ganado por el aire = 2251.5 W

% Prdida de calor = (2251.5 / 3960) * 100 = 56.86 %

14. CLCULO DEL CALOR PERDIDO EN EL SECADORT i = 0.5 * (T entrada del aire del secador + T salida del secador) = 45.4 C

Cp promedio (45.4C) = 1007.74 J / Kg. C

Q = G aire hmedo * Cp promedio * (T entrada del aire del secador - T salida del secador) =558.69 W

15. CLCULO DEL CALOR PERDIDO EN LAS PAREDES DEL SECADOR

(CONTINUA.)

De la figura se observa:

Q cf =hcf A (Ti Tsi)

...... ( 1 )

Q cond =A (Tsi Tse ) / ( 2L1/K1 + L2/K2)..... ( 2 )

Q cl = hcl A (Tse T()

...... ( 3 )

Q rad =e ( A (Tse4 T( 4)

...... ( 4 )

15.1 Lado Frontal Vertical (Mtodo iterativo)

T( = 293.5K

Lc =0.940 m

rea transversal = largo * altura = 1.53 m * 0.938m = 1.4258 m2

Se asume una temperatura Tse = 294.7K

Se calcula la temperatura de la pelcula exterior: Tp = (Tse + T( )/2= 294.10K

Propiedades del aire a Tp( = 15.36 * 10 -6m2/s

k = 25.83* 10 -3 W/mK

Pr = 0.7085

= 1/TpConveccin Libre

# Grashof (Gr) = Lc 3 g (Tse T() / (2Gr = 1.41 * 108Ra = GrPr = 9.99* 107Nu = 0.68 + (0.67Ra1/4 /( 1 + (0.492/Pr)9/16)4/9) = 52.08

h cl = Nuk /Leq = 1.43 W/m2K

Q cl = A h cl( Tse - T() = 2.45 W

Q rad = e ( A (Tse4 T( 4) = 64.30 W

Emisividad, e = 0.65, y constante de Boltzman = 5.67x10-8 W/m2K4Q = Qcl + Qrad = 66.75 W

La Temperatura en la Superficie Interior del Secador

Se cumple: Q = Q cf = Q cond ( Tsi = Q/A (2L1/K1 + L2/K2) + Tse

Tsi = 312.99 K

Conveccin forzada

Ti = (47.8 + 43)/2 = 45.4 C = 318.4 K

Tpo = (318.4 + Tsi) = 315.69 K (CONTINUA.)

Propiedades del aire a Tpo

(o = 17.47 * 10 -6m2/s

Ko = 27.46 * 10 -3 W/mK

Pro= 0.7048

Dequiv. = 0.2357 m

Vsec. = 1.1886 m/s

Re = Dequiv Vsec / (o = 16036.23

Nu = 0.664 Re1/2 Pr1/3 = 74.83

h cf = NuK /Dequiv = 8.72 W/ m2K

Reemplazando

Q cf =hcf A (Ti Tsi) = 48.39 W

Q = 67.40 W

( Q ( Q CFFin de iteracin.

15.2 Pared superior horizontal (Mtodo iterativo)

T( = 293.5K

Lc =0.22 m

rea transversal = largo * ancho = 1.52 m * 0.62m = 0.9424 m2

Se asume una temperatura Tse = 294.7 K

Se calcula la temperatura de la pelcula exterior: Tp= (Tse + T( )/2 = 294.10 K

Propiedades del aire a Tp

( = 15.36 * 10 -6m2/s

k = 25.83 * 10 -3 W/mK

Pr = 0.7085

Conveccin Libre

# Grashof ( Gr ) = Lc 3 g (Tse T() / (2Gr = 1.81 * 10 6Ra = Gr*Pr = 12.80* 105Nu = 0.68 + (0.67Ra1/4 /( 1 + (0.492/Pr)9/16)4/9) = 17.97

h C.L. = Nu k /Leq = 2.11 W/m2K

Q cl = A hcl (Tse - T() = 2.39 W

Q rad = e ( A (Tse4 T( 4) = 42.41 W

Emisividad, e = 0.65, y constante de Boltzman = 5.67x10-8 W/m2K4Q = Qcl + Qrad = 44.80

La Temperatura en la Superficie Interior del Secador

Se cumple: Q = Q cf = Q cond ( Tsi = Q/A * (2.L1/K1 + L2/K2) + TseTsi = 313.31 KConveccin forzada

Ti = (47.8+ 43)/2 = 45.4 C = 318.4 K

Tpo = (318.4 + Tsi) = 315.85 K

Propiedades del aire a Tpo

(o = 17.48 * 10 -6m2/s

Ko = 27.47 * 10 -3 W/mK

Pro= 0.7048

Dequiv. = 0.235 m

Vsec. = 1.1886 m/s

Re = Dequiv * Vsec / (o = 15979.46

Nuo = 0.664 Re1/2 Pr1/3 = 74.70

h C.F. = Nu K /Dequiv = 8.73 W/ m2K

Reemplazando

Q cf =hcf A (Ti Tsi) = 33.07 W

Q = 41.88W

( Q ( Q CFFin de iteracin.

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