Problema N° 1
Referencia: Problema 19.1 McCabe (2002)
Un método de separar acetona de acetato de celulosa consiste en pasar una corriente de aire sobre las fibras de acetato de celulosa. Para conocer las propiedades de las mezclas aire-acetona, el departamento de control de proceso necesita una gráfica de humedad para el sistema aire-acetona. Después de una investigación, se encontró que sería satisfactorio un intervalo de humedad de 0 a 6.0 kg/kg y de temperatura de 5 °C a 55 °C. Trace las siguientes regiones de una gráfica de humedad para el sistema aire-acetona a la presión total de 101,325 kPa.
- [2 pto] Líneas de humedad porcentual para 50 % y 100 %
- [2 pto] Volumen saturado contra temperatura
- [1 pto] Calor latente de la acetona contra temperatura
- [1 pto] Calor húmedo contra humedad
- [3 pto] Líneas de enfriamiento adiabático para temperaturas de saturación adiabática de 20 °C y 40 °C
- [3 pto] Líneas de temperatura de bulbo húmedo de 20 °C y 40 °C.
Los datos necesarios son:
Para el vapor de acetona, Cp = 1.47 kJ/(kg K) y h/(MBky) = 1.7 kJ/(kg K)
Solución
Problema N° 2
Referencia: Problema 19.3 McCabe (2002)
Una torre de enfriamiento a contracorriente con relleno celular de 76 cm fue diseñada para una temperatura de aproximación de 6 °C y un intervalo de enfriamiento de 9 °C cuando la temperatura de bulbo húmedo es de 24 °C. La sección transversal de la torre es de 11 m * 11 m, y las velocidades de los flujos de aire y agua son 14 810 m³/min a 32 °C y 22.7 m³/min.
- [8 pto] ¿Cuál es la entalpía del aire a la entrada y la variación de entalpía a través de la torre?
- [4 pto] Calcule NTU y HTU para estas condiciones.
- [8 pto] ¿Cuánto relleno más sería necesario si la temperatura del bulbo húmedo fuera de 26 °C y la temperatura de aproximación fuera de 4 °C?
Solución
Problema N° 3
Referencia: Adaptado de Ejemplo 13.9 de Coulson and Richardson, Volumen 1 (1999)
Se va a enfriar agua desde 55 °C hasta 25 °C por contacto a contracorriente con aire que entra a 23 °C con una humedad relativa de 25 %. El aire fluye a 2000 m³/(m² h) y el agua a 950 kg/(m² h). La resistencia a la transferencia de calor y de masa puede suponerse que se encuentra en la fase gaseosa y el coeficiente volumétrico global de transferencia de masa puede obtenerse de .
Tomando la presión como 97.0 kPa calcule:
- [Puntos extra] Condiciones del aire de salida (humedad absoluta, humedad relativa, temperatura y entalpía)
- Altura de relleno que se requiere
- Relación entre el flujo de gas empleado con respecto al flujo mínimo requerido
Solución
Problema N° 4
Referencia: Adaptación de problema 7.10 de Treybal
Se tiene una corriente de 1.3 m3/s de aire, con 38.0 °C de bulbo seco y 30.0 °C de bulbo húmedo, que se desea deshumidificar llevándolo hasta una temperatura de bulbo húmedo de 15.0 °C por contacto con agua a 10.0 °C fluyendo a contracorriente en una torre rellena. Se utilizará 1.4 veces el flujo mínimo de líquido.
Calcule:
- Condiciones del aire de salida (humedad, entalpía, temperaturas)
- Temperatura del agua de salida