AIRE HUMEDO AIRE HUMEDO

Transcripción

1 AIRE HUMEDO AIRE HUMEDO El air húmdo una mzcla d air co y vapor d agua. El air co una mzcla d ga, cuya compoición química : Nitrogno 78,08% Oxigno 20,95% Argón 0,93% CO2, CO, O2, O3,... 0,03% Otro 0,01%

2 AIRE HUMEDO El Po Molar dl air húmdo calcula: PMa.. = 0, , , ,9 + 0, ,01 Pma..= kg/kmol. El vapor d agua a prion muy baja (<0,1 bar) comporta prácticamnt como un ga idal. Dicha condicion corrpondn con la prion rcial a la qu ncuntra dl vapor d agua n l air húmdo, por lo qu aumirmo u omportaminto como ga idal, con un po molcular d 18 kg/kmol. AIRE HUMEDO Mzcla d air co y agua n tado d vapor. Grado d librtad: Z = C +2 F C: Cantidad d componnt = 2 F: nº d fa = 1 Z = 3 dbn fijar 3 propidad ra dfinir l tado d quilibrio.

3 PREIONE PARCIALE Air húmdo una mzcla d 2 ga: Air: ocu un volumn jrc una prión Pa Vapor d agua: ocu un volumn jrc una prión Pv La prión total a la cual tá omtida a mzcla: Ptotal = Pa + Pv Pa: prión rcial dl air Pv: prión rcial dl vapor La prión total a la cual tá omtida l air húmdo la Prión Atmoférica. Cada una d a Prion Parcial jrcida por cada uno d lo componnt proporcional a la Maa d air y d Vapor d Agua. Prión d vapor aturado ( Pv) E la prión qu jrc la máxima cantidad d vapor d agua qu pud contnr l Air Húmdo n dtrminada condicion d Tmpratura y Prión Total.

4 Ptotal = Pa + Pv Rlación Prion air húmdo Tmp Prión aturación Prión air co Prión atmoférica C kpa kpa kpa Rprntación dl tado dl vapor d agua n l air T Prion aturacion P Pv P v t air 1 Tmpratura t rocío Rocio 2

5 PREIÓN DE VAPOR DE AGUA EN ATURACIÓN bar = 100 kpa P (bar) T (ºC) AIRE HUMEDO Mzcla d air co y agua n tado d vapor. Grado d librtad: Z = C +2 F C: Cantidad d componnt = 2 F: nº d fa = 1 Z = 3 dbn fijar 3 propidad ra dfinir l tado d quilibrio.

6 ECUACION PARA GAE IDEALE P * V = m * R * T Dond: V: Volumn P: Prión m: Maa R: Contant Particular d lo Ga T: Tmpratura [ºK} La contant rticular: R air co R a = 28,40 Kgm /kg ºK R air húmdo Rah = 29,27 Kgm /kg ºK VOLUMEN EPECIFICO DEL AIRE HUMEDO m3 d air húmdo por maa d air co. pud calcular aplicando la cuación d lo ga prfcto, calculando l po molcular mdio dl air húmdo. Air: Pair * V = m air * R air * T Vapor d agua : P vap * V = m vap * R vap * T umando: (Pair + P vap) * V = (m air * R air +m vap * R vap) * T P total = Pair + P vapor Vah = (Rair + X * R vap )* T / P m3 / Kg a Vair = Rair * T / P m3 / Kg a

7 DENIDAD DEL AIRE HUMEDO air húmdo Vah = (Rair + X * Ragua )* T / P air co Vair = Rair * T / P Vol. air húmdo > Vol. dl air co dnidad air húmdo < dnidad dl air co El air a mdida qu va cargando d humdad acind HUMEDAD ABOLUTA (X) Humdad aboluta o implmnt humdad, la maa d agua qu xit por cada 1 kg d air co. rprntará por X. X = Mv Ma [ kg d agua] [ kg d air co] Air: Pair * V = M air co R air * T Vapor d agua : Pvap * V = M vapor agua R vap* T

8 HUMEDAD ABOLUTA (X) Mv P vapor * R vap P vapor X = = = Ma P air * R air P air P total = P air + P vapor Pair = P - P vapor P vapor X = = P - P vapor Pv P - Pv Air: R vapor = KJ Kg * K R air = KJ Kg * K Po Molar : PM vap = 18 Kg Kmol PM air = Kg Kmol HUMEDAD DE ATURACIÓN (X) Un air tá aturado cuando la prión rcial dl vapor d agua qu contin igual a la prión d vapor dl agua pura a la mima tmpratura dl air. En otra labra la Máxima cantidad d agua qu pud contnr l Air Húmdo n dtrminada condicion d Prión y Tmpratura. La humdad aboluta ra: P vapor X = = P - P vapor Pv P - Pv Rmplazando la Prión d vapor por la Prión d aturacion, la humdad d aturación rá: P vapor at X = = P - P vapor at P v P - P v

9 HUMEDAD RELATIVA Rlación ntr l vapor d agua contnido n una dtrminada cantidad d air y l qu ét contndría i tuvi aturado a una dtrminada tmpratura. Pv HR o Φ = Pv Pv: Pv: Prión rcial dl vapor d agua xitnt n l air húmdo Prión d aturación a la mima tmpratura HUMEDAD RELATIVA La dtrminación d la humdad rlativa d la atmófra hac mdiant lo picrómtro y lo higrómtro. HIGROMETRO PICROMETRICO

10 0.6GRADO DE ATURACIÒN E la rlación xitnt ntr la humdad aboluta dl air X, y la humdad aboluta corrpondint al air aturado a la mima tmpratura. X G o φ = X X: humdad aboluta n l air húmdo X: humdad aboluta d aturación n l air húmdo RELACIÓN ENTRE GRADO DE ATURACIÒN Y HUMEDAD RELATIVA XPPP vv= X= P= P* vppvp P2*vv( v) ( )vppgpor r Pv y Pv << P : 0.622*PGHR XP= X= P*vvG [ 1 ] = HR La Humdad Rlativa prácticamnt igual al Grado d aturación ra la condicion atmoférica

11 PUNTO DE ROCIO En l air húmdo l vapor d agua pud ncontrar n forma d: Vapor obrcalntado (fa vapor) Vapor n Equilibrio con l Líquido (fa vapor líquido) Air húmdo ncuntra a: T Ambint P Atmoférica aturación humidificación a Tmpratura contant nfriaminto a humdad aboluta contant Tmpratura d rocío: E la Tmpratura a la cual arcn la primra gota d agua líquida cuando diminuy la tmpratura dl air húmdo mantnindo la humdad aboluta contant.. i continúa l nfriaminto, igu la condnación dl vapor d agua, rándo dl air húmdo. Rprntación dl tado dl vapor d agua n l air T Prion aturacion P Pv P v t air 1 Tmpratura t rocío Rocio 2

12 ENTALPÍA DEL AIRE HÚMEDO La ntalpía d una mzcla d air y vapor d agua la uma d la ntalpía dl air co y la dl vapor d agua. conidra como tado d rfrncia: agua líquida y air co a 0 ºC y 1 atm Una mzcla d air-vapor, con x kg d agua, a una tmpratura d t ºC y 1 atm, la ntalpía pud calcular como: H ah = H air + H vapor [kj] h ah = Cp air * T + X * (ro + Cp vapor * T) [kj / kg d air co] Pudn acptar como valor mdio contant: Cp air : calor pcífico dl air Cp vapor: calor pcífico dl vapor ro: calor latnt d vaporización n condicion tándar = 0.24 kcal/(kgºc) o 1 kj/(kgºc) = 0.46 kcal/(kgºc) o 1.92 kj/(kgºc), = 2479 kj/kg o 595 kcal/kg ENTALPÍA DEL AIRE HÚMEDO ATURADO h ah = Cp air * T + X * (ro + Cp vapor * T) [kj / kg d air co] dond: T : Tmpratura d aturación X: humdad aboluta d aturación ENTALPÍA DEL AIRE HÚMEDO EN ETADO DE NIEBLA h ah = C * T + X * (ro + C * T) + (X-X) * Cp liq * T dond: Cp liq : Calor pcífico dl agua n tado líquido X- X : cantidad d agua n tado líquido

13 ATURACIÓN ADIABATICA upon un proco n l qu, por jmplo, aumnta la humdad dl air, haciéndol atravar una cámara ailada térmicamnt n cuyo intrior hay agua n forma d lluvia (gran uprfici d contacto). AIRE ECO CALIENTE AGUA LIQUIDA AIRE HUMEDO FRIO Al ar l air obr la lluvia d agua, rt d lla vapora producindo una diminución d la tmpratura dl air y un incrmnto d la humdad. Et proco conidra qu adiabático (no hay pérdida d calor hacia l xtrior dl itma). Cuando la nrgía térmica cdida por l air al agua a igual a la qu éta ncita ra vaporizar, habrá alcanzado l quilibrio térmico. PROCEO DE ATURACIÓN ADIABATICA h nt X nt t* h at X at h w Tw

14 ATURACIÓN ADIABATICA H + H = nt w H at H m a + H m w a = H m a dond: h + h = h = C * T + X * + h = C * T + X * + w h ( r C * T ) ( r C * T ) KJ Kg air co Entalpia d ntrada Entalpia d alida h w = ( X X )* C * T p liq. Entalpia dl agua ATURACIÓN ADIABATICA h + h = w h ( r + C * T ) + ( X X ) * C * T = C * T + X * ( r C * T ) C * T + X * + ( C + X * C ) = T * ( C + X * C ) + ( X - X ) * r - ( X - X ) C * T T * * p liq. [ C + X * C ( X - X ) * C ] T * + X = X + ( X X ) ( C + X * C ) + T ( X - X ) * C T * * ( C + X * C ) = T * ( C + X * C ) + ( X - X ) * ( r T * C - T * C ) T * + ( T - T )* ( C + X * C ) = ( X - X ) * ( r + T * C - T * C ) p liq p liq p liq

15 ATURACIÓN ADIABATICA ( T - T )* ( C + X * C ) = ( X - X ) * ( r + T * C - T * C ) p liq [ r + T * C ]- [ T * C ] p liq Entalpia vapor agua hvapor hagua = r ( T - T )* ( C + X * C ) ( X - X ) * r = T = T + ( X - X ) * r ( C + X * C ) ( C >>> X * C ) ( C X * C ) C T = T r C * ( X - X ) TEMPERATURA DE BULBO HUMEDO dq vap = r * dw Calor rqurido por la vaporación dl agua Agua vaporada dw = σ * * X - X dτ σ = contant = uprfici τ = timpo [] h proporcion alidad intrcambi o ño Kcal K = Tranmitan cia m2 *º C Kg m2 * h m2 Rmplazando: dq vap = r * σ * * X - X dτ dq cond = K * * T - Tbh dτ Calor tranfrido por conductividad n l ño húmdo dq vap = dq cond Equilibrio térmico

16 TEMPERATURA DE BULBO HUMEDO dq vap = dq cond Equilibrio térmico K * * T - Tbh dτ = r * σ * * X - X dτ dpjando: T = T bh + r * σ K * ( X - X ) Para la tmpratura tbh Tmpratura d bulbo húmdo T bh = T r * σ K * ( X - X ) COMPARACION ENTRE LA Tbh Y LA Tat adiab. Tmpratura d bulbo húmdo T bh = T r * σ K * ( X - X ) Tmpratura d aturación adiabática T = T r C * ( X - X ) Lwi dmotró la iguint igualdad ra l air húmdo: C * σ K = 1 σ 1 = K C dpjando: T T bh

17 DIAGRAMA PICROMETRICO Entalpía pcífica kj/kg T bulbo co ºC Humdad rlativa Volumn pc ífico m 3 /kg air co Tª bulbo húmdo ºC X Humdad w aboluta kg kg/kg / air co 60

18 Equma Diagrama Picromtrico PROPIEDADE AIRE HUMEDO A PREION ATMOFERICA Tmpratura Humdad Prión Tmpratura volumn pcífico Entalpía dl air Entalpía vapor aturado aturación pcífica aturación aturación t W va va v ha ha h hf hfg hg p t C kgv/kga m3/kg m3/kg m3/kg kj/kg kj/kg kj/kg (kj/kg) (kj/kg) (kj/kg) kpa C , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

19 PROPIEDADE AIRE HUMEDO A PREION ATMOFERICA Tmpratura Humdad Prión Tmpratura volumn pcífico Entalpía dl air Entalpía vapor aturado aturación pcífica aturación aturación t W va va v ha ha h hf hfg hg p t C kgv/kga m3/kg m3/kg m3/kg kj/kg kj/kg kj/kg (kj/kg) (kj/kg) (kj/kg) kpa C , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Diagrama Iontalpico (Mollir) VARIABLE INDEPENDIENTE: h y W

20 Diagrama Iontalpico (Mollir) Mzcla d corrint

21 Mzcla d corrint Balanc d maa Por la ly d la conrvación d la maa db cumplir qu la maa d agua contnida n la corrint d ntrada db mantnr a la alida (mzcla). M I x I + M II x II = M m x m kg a / hora * kg agua / kg a indo: M I M II M m x I x II gato d air co n ( I ), ( II ) y mzcla agua por kg d air co n ( I ), ( II ) y mzcla x m Mzcla d corrint Balanc d nrgía Por la ly d la conrvación d la nrgía db cumplir qu la nrgía n la corrint d ntrada db mantnr a la alida (mzcla). M I h I + M II h II = M m h m kg a / hora * KJ / kg a indo: M I M II M m h I h II gato d air co n ( I ), ( II ) y mzcla KJ por kg d air co n ( I ), ( II ) y mzcla h m

22 Mzcla d corrint Balanc d maa M I * x I + M M II m * x II = x m kg agua / hora * kg a Balanc d nrgía M I * h I + M M II m * h II = h m KJ / hora * kg a Entalpía d la mzcla Mzcla d corrint hm = C p * Tm + xm (Cv * Tm + r) KJ / hora * kg a Kcal / hora * kg a hm = 0.24 Tm + xm (0.47 Tm + r) Kcal / hora * kg a Tmpratura d la mzcla T m = C h m p r * x + x m * m Cv ºC

23 Diagrama Iontalpico (Mollir) Mzcla d corrint Mzcla d 2 caudal d air humdo h B X h A B X B M Mb A Mm X A T B T A Ma T B

24 MEZCLA DE AIRE HUMEDO Corrint A: Corrint B: Corrint M: Ma [kg air] x Xa [kg agua / kg air co] Mb [kg air] x Xb [kg agua / kg air co] Corrint A + Corrint B Mm [kg air] x Xm [kg agua / kg air co] B Ma * Xa + Mb * Xb Xm = Mm A M Mb Mm = Mb + Ma Mm AM Mb = AB = AM + MB Ma BM Ma