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EJERCICIO 4- Un sistema de acondicionamiento de aire ha de mantener una nave de 1000m^3 a 22 °C y humedad relativa del 62%, renovando completamente el aire a razón de dos veces por hora. El sistema consiste en un precalentador, una torre de humidiicación adiabática, de la que el aire sale prácticamente saturado, y un recalentador inal. Si el aire de que se dispone esta a 8 °C con humedad relativa del 95%, calcúlese (para una presión total de 750 mm Hg): a) Cantidad de agua suministrada al aire por hora. b) Caudal de entrada de aire en la torre. c) Cantidad de calor suministrada por hora. Solución: a) Condiciones iniciales del aire T= 8°C ϕ = 95% φ= Pv Pv¿
Donde: Φ = Humedad relativa Pv = Presión parcial de vapor Pv¿ = Tensión de vapor Pv=φ× Pv¿ Pv¿ a 8°C en la tabla A3 es 8.05 mm Hg Pv=0.95 × 8.05 mm Hg Pv=7.648 mm Hg y=0.62 × Pv P−Pv y=0.62 ×
y 1 =0. Kg de agua kg de aire Condiciones inales del aire
v =(
v =0. m 3 Kg Agua de Evaporación G=
m 3 h
m 3 Kg G=1240. Kg h
Agua Evaporada=G ×( y 2 − y 1 )
Agua Evaporada=1240.69 × ( 0.0101−0.0064 ) Agua Evaporada=4. m 3 h b) Volumen a la entrada de la torre será V =G × v
V =1240.
Kg h
× 0.
m 3 Kg V =999. m 3 h c) Cantidad de calor suministrada
q=V ( 0.24+ 0.46 y 1 ) ( T p−T )
La temperatura de precalefaccion determinada por la intersección de la línea tw = 16 °C con y 1 = 0.0064 resulta. (Anexo 1) Tp= 32 °C q=999.87 ( 0.24+ 0.46 ×0.0064 ) ( 32 − 8 ) q=5.82× 10 3 Kcal h ANEXO 1
Ejercicio 4 - Un compuesto orgánico empapado en benceno a de secarse en atmósfera inerte con nitrógeno que entra en el secadero a 50° C y 780 mm Hg con un caudal de 30 m^3 /h. A la salida del secadero el nitrógeno está saturado a 740 mm Hg y 45 °C. Calcúlese: a El Volumen de nitrógeno a la salida. b La cantidad de benceno condensado si la mezcla gaseosa se enfría hasta 10 °C, permaneciendo constante la presión. (Las tensiones de vapor del benceno a 45 °C y 10 °C son 230 mm Hg y 45,6 mm Hg) Datos: M (^) g= 28 M (^) v= 78 Entrada: Q= 30 m 3 /h T (^) Me= 50 ° C PMe= 780 mm Hg Salida: T (^) Ns= 45 °C PMe= 740 mm Hg RESOLUCIÓN: a Calculo del Volumen de nitrógeno a la salida Primero calculamos la humedad molar Y (^) m= pv P− pv
Y (^) m=
Y (^) m=0,418 moles de benceno /mol nitrógeno Después calculamos la humedad absoluta hY = Mv Mg Y (^) m Y =
× 0,
Y =1,165 Kg benceno/ Kg nitrógeno Finalmente calculamos el volumen especíico del Nitrógeno en las condiciones inales, mediante la siguiente expresión: V =
M (^) g
Y
M v )^
RT
P
V =(
78 )^
0,082 × 323
V =1,
m 3 Kg
×
1,25 g L
×
1000 L
1 m
3 ×^
1 Kg 1000 g
×
30 m 3 h V =51, m 3 h b Cálculos de la cantidad de benceno condensado si la mezcla gaseosa se enfría hasta 10 °C, permaneciendo constante la presión. Primero calculamos la humedad molar en la salida del secadero con la temperatura de salida del nitrógeno Y (^) m= pv P− pv Y (^) m=
Y (^) total=1,083 Kg Luego procedemos a calcular el volumen especíico en las condiciones de salida V =
M (^) g
Y
M v )^
RT
P
V =(
78 )^
0,082 × 323
V =1,
m 3 Kg
×
0,88 g L
×
1000 L
1 m
3 ×^
1 Kg 1000 g
×
30 m 3 h V =35, m 3 h 4.6 En un depósito de 5m^3 se ha de almacenar aire a 15atm y 25ºC. El aire con que se alimenta el compresor situado a la entrada del depósito se encuentra a 25ºC y humedad relativa del 40%, a la presión atmosférica normal. Calcúlese la cantidad de agua condensada en el depósito. Pv=Pw−0,5(T −Tw ) Pv=23,76−0,5( 25 − 16 ) Pv=19, Pv=Pw−0,5(T −Tw ) Pv=15,48−0,5 ( 18 − 16 ) Pv=14,
Y =0.62(
Pv
P−Pv )
