2.3 Servicios auxiliares Corriente eléctrica de 110 volts. 2.5 Fotografía del equipo

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Javier Duarte Ruiz
hace 6 años
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Experimento 4 Balance de materia y energía en una torre de enfriamiento de agua. 1.

35 L/min de agua, de una temperatura cercana a 40 C hasta 28 C en una torre de enfriamiento.

1 Medidas de higiene y seguridad Evitar derramar agua.

1 Experimento 4 Balance de materia y energía en una torre de enfriamiento de agua. 1. PROBLEMA Encontrar el flujo de aire (m3/h) necesario para enfriar 4.35 L/min de agua, de una temperatura cercana a 40 C hasta 28 C en una torre de enfriamiento. Explore por lo menos tres flujos de aire en el intervalo de 90 a 310 m3/h. 2. PARTE EXPERIMENTAL 2.1 Medidas de higiene y seguridad Evitar derramar agua. Antes de operar el área debe estar seca Secar el área de trabajo en caso de derrame de agua. Revisar que los arrancadores de corriente eléctrica s encuentren en OFF antes de iniciar cualquier actividad. 2.2 Materiales 4 fusibles. Psicrómetro digital y otro con termómetros. Termómetro de bulbo seco. Termómetro de bulbo húmedo. Piseta con agua. Cronómetro. 2.3 Servicios auxiliares Corriente eléctrica de 110 volts 2.5 Fotografía del equipo 1

2.6 Descripción del equipo Y Desarrollo experimental Ver Video: http://youtu.be/1tkf8x_f1tq Por seguridad tener atención en Paro del equipo 1.. Apagar los calentadores de agua y el ventilador. 2.

2 2.6 Descripción del equipo Y Desarrollo experimental Ver Video: Por seguridad tener atención en Paro del equipo 1.. Apagar los calentadores de agua y el ventilador. 2. Quitar todos los termómetros y los fusibles. 3. Colocar en la posición de apagado (OFF) los interruptores del calentador y motor del ventilador. 4.. Esperar que el termómetro de entrada de agua marque temperatura ambiente y cierre las Válvulas de suministro y control de agua a la torre (V1, V2 y V3). 2.7 CUESTIONARIO PREVIO 1. Cómo funciona un psicrómetro 2. Cuál es el significado de temperatura de bulbo húmedo y seco? 3. A partir de la Carta psicrométrica: 3.1 Cómo se obtiene la humedad absoluta? 3.2 Humedad de saturación? 3.3 Volumen húmedo? 4. Si el dato que se obtiene del flujo volumétrico en el equipo está en m 3 / h, cómo se calcula el flujo másico de aire a la entrada? 5. El flujo de aire que entra a la Torre de enfriamiento de agua, es aire seco o aire húmedo? 6. Cómo calcula el flujo de aire seco a la entrada y salida de la torre? 7. Cómo calcula la densidad del aire para las condiciones del Laboratorio: P= 585 mm Hg y Temperatura de 19º C 7. Plantee el Balance de Materia y Energía en la torre de enfriamiento PONER LOS VALORES DE CADA VARIABLE CUANDO SE LOGRE EL RÉGIMEN PERMANENTE PARA CADA CORRIDA (3 DIAGRAMAS DE FLUJO): DIAGRAMA DE FLUJO Aire salida B Y SALIDA = T BS = T BH = KgH 2 O/KgA.S. Agua caliente C T C = AIRE FRESCO es AIRE HÚMEDO T BS = T BS = Aire entrad T BH = %Y= T BH = A Y ENTRADA = Agua fría (Salida) KgH 2 O/KgA.S. D 0 C T D = ϴ= FLUJO D = NOTA: VERIFICAR LA LECTURA EN LA CORRIENTE D, A MENOS 3 VECES ANTES DE CAMBIO DE FLUJO DE AIRE. 2

3 NOMENCLATURA A flujo másico de AIRE SECO en la entrada a la torre (kg aire seco/h). B flujo másico de AIRE SECO a la salida de la torre (kg aire seco/h). C flujo másico de alimentación de AGUA caliente (kg/h). D flujo másico a la salida de AGUA fría (kg/h). Y A humedad absoluta del AIRE en la entrada a la torre (kg H2O vapor/kg aire seco). Y B humedad del AIRE a la salida de la torre (kg H2O vapor/kg aire seco). B (agua líquida) flujo másico de agua por arrastre con aire de salida (kg agua líquida/h). 2.8 Información experimental (TOMAR LOS DATOS HASTA LOGRAR RÉGIMEN PERMANENTE, EN CADA CORRIDA) 3

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5 3. CUESTIONARIO Resolver los balances de materia y energía en la torre de enfriamiento para cada flujo de aire. Indicar: a) Qué cantidad de agua se evapora y se transfiere al aire en kg/h? b) Qué cantidad de agua se pierde por arrastre en kg/h? Nota: El agua de arrastre debe ser un número pequeño, en caso de que sea grande o negativo es indicio de que algunas de sus mediciones tienen error. c) Qué cantidad de energía se transfiere el agua al aire? Utilizar la carta de humedad y un método analítico (ver anexo) para determinar el aire ambiente y el de salida de la torre: El punto de rocío. La humedad relativa. La humedad absoluta. Calor húmedo Volumen húmedo 6. ANEXO Balance de materia Aire Seco: A = B Agua: C + A YA = D + B YB + Bagua Agua evaporada: A (YB - YA) Balance GENERAL de Materia: INDICAR SIEMPRE Unidades: A+C=B+D Otro método para Balance de energía En el diagrama de cajitas al final del anexo se presenta el balance de energía para la torre de enfriamiento. Las cajitas del lado izquierdo representan a las corrientes de entrada a la torre y las cajitas del lado derecho a las corrientes de salida. Cada flecha indica un paso para llegar del estado inicial (corrientes de entrada), al estado final (corrientes de salida). A cada paso le corresponde un H y se calcula con las expresiones que se dan a continuación. La suma de todas las contribuciones es igual al calor transferido del exterior a la torre. En caso de ser negativo indicará que la torre de enfriamiento cede calor al exterior. H1 = 0.0 (porque se separan los componentes de una corriente gaseosa y el calor de mezclado para gases es cero). H2 = 0.0 (porque los estados inicial y final son agua pura a la misma temperatura). H3 = A Cpaire (TB - TA) H4 = A YA CpVagua (TB - TA) H5 = A (YB - YA) { CpL agua (To - TC) + To + CpVagua (TB - To) } H6 = 0.0 (porque se mezclan corrientes gaseosas a la misma temperatura y el calor de mezclado para gases es cero) H7 = (Bagua) CpLagua (TB - TC) H8 = D CpLagua (TD - TC) SUMA = H1 + H2 + H3 + H4 + H5 + H6 + H7 + H8 SUMA = Transferencia de calor del exterior a la torre de enfriamiento 5

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