22/04/2012

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Ej lEjemplosDISEÑO DE TORRES DE HUMIDIFICACIÓN –

DESHUMIDIFICACIÓN –TORRES DE ENFRIAMIENTO

ING. ZORAIDA CARRASQUERO MSc

Ejercicio 1.

Una torre de enfriamiento de desplazamiento inducido a contracorriente

opera con las temperaturas de entrada y salida del agua de 105 ºF y 85 ºF,

respectivamente, cuando el aire tiene una temperatura de bulbo seco y

bulbo húmedo de 90 ºF y 75 ºF, respectivamente. La torre tiene un relleno

plástico apilado de 4 pie y las velocidades de flujo son V’ = 2000 lb/h.pie2 y

Lprom = 2200 lb/h.pie2. Determine la altura de unidad de transferencia (HG) y

el número de unidades de transferencia (NG).

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Solución:

Esquema del proceso:

55,00

60,00

65,00

70,00

75,00

80,00

tu/lb a.s

Inicialmente se traza el diagrama HV vs T, como  se muestra en la Figura 1.

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

70 75 80 85 90 95 100 105 110

HV,  Bt

T, ºF

Curva de equilibrio

De la carta psicrométrica (ver Figura 2) entrando con los valores de la Tbs =

90 ºF y Tbh = 75 ºF se obtiene la entalpia del gas en el punto 1, HV1 = 900

BTU/lbmol a.s. Transformando las unidades molares en unidades másicas

se obtiene:

HV1 = 900 BTU/lbmol a.s *(1 lbmol/29 lbm) = 31, 034 BTU/lbm a.s.

HV1 = 31,034 BTU/lbm a.s.

Aplicando la ecuación de la línea de operación:Donde, cL = 1 BTU/lbm.ºFDespejando HV2 se obtiene:

HV2 = 53,034 BTU/lbm a.s

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Luego se traza la línea de operación con los puntos (TL1; HV1) y (TL2; HV2),

como se muestra en la Figura 3.

75 00

80,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

55,00

60,00

65,00

70,00

75,00HV1,  B

tu/lb a.s

( )

(TL2, HV2)

25,0070 75 80 85 90 95 100 105 110

T, ºF

Curva de equilibrio Línea de Operación

(TL1, HV1)

Figura 3. Trazado de la línea de operación a las condiciones de la columna.

De la ecuación de diseño:

Donde la altura de Unidad de unidad de transferencia, HG, es igual a:

Y el número de unidades de transferencia, NG, es igual a:

Y la media logarítmica de la fuerza impulsora es:

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Considerando que la resistencia de la película liquida a la transferencia de

calor es despreciable, los valores de Hi se obtienen del diagrama entalpia –

temperatura, trazando una línea vertical desde la línea de operación a la

curva de equilibrio, línea de unión (ver Figura 4)

Figura 4. Trazado de las líneas de unión para obtener los valores de la entalpía en la interfase.

De la Figura 4 se obtiene, HV1 = 31,034 BTU/lbm a.s. ;

Hi,1 = 41,000 BTU/lbm a.s. y HV2 = 53,034 BTU/lbm a.s. ;

Hi,2 = 75,000 BTU/lbm a.s. Calculando la media logarítmica de la diferencia

de entalpia,

Sustituyendo en la ecuación para el cálculo de NG, se obtiene:

NG = 1,444

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z = HG*NG = 4 pieDespejando HG se obtiene: 

HG = 2,768 pieG p

Aplicando el método de Simpson, se obtienen los siguientes valores:

HG Hi 1/(HG‐Hi) f h h/3 área31,0 42,0 ‐0,0909 fo 2,444 0,815 ‐1,52833,9 44,5 ‐0,0943 136,9 43,0 ‐0,1639 239,0 52,0 ‐0,0769 3

NG = 1,528

42,0 56,0 ‐0,0714 444,8 60,0 ‐0,0658 547,5 65,0 ‐0,0571 650,5 70,0 ‐0,0513 7503, 75,0 ‐0,0455 Fn

HG = 2,618 pie