Humedad libre y combinada

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5.1.3 Humedad libre y combinada
Las operaciones de humiditicación y deshumidificación implican transferencia de materia entre una fase líquida pura y un gas permanente que es insoluble en el líquido. Estas operaciones son algo más sencillas que las de absorción y stripping, ya que el líquido contiene solamente un componente y no hay gradientes de concentración ni resistencia a la transferenciaen la fase líquida. Por otra parte, tanto la transmisión de calor como la transferencia de materia son importantes y se condicionan mutuamente. En los capítulos anteriores ambos fenómenos se han tratado separadamente; aquí y en el secado de sólidos (Cap. 25) las dos transferencias transcurren conjuntamente y tanto la concentración como la temperatura varían simultáneamente.

En las operaciones dehumidifícación, especialmente cuando se aplican al sistema aire-agua, son de uso frecuente varias definiciones especiales. La base habitual para los cálculos de ingeniería es una unidad de masa de gas exenta de vapor, donde la palabra «vapor» se refiere a la forma gaseosa del componente que también está presente como líquido, mientras que el «gas» es el componente que solamente está presente enforma gaseosa. En este tratamiento se utiliza como base una unidad de masa de gas exenta de vapor. En la fase gaseosa, el vapor se referirá como el componente A y el gas permanente como
componente B. Debido a que las propiedades de la mezcla gas-vapor varían con la presión total, ésta ha de estar fijada. Siempre que no se especifique otra cosa, se supone que la presión total es de 1 atm. Además,se supone que las mezclas del gas y del vapor siguen la ley de los gases ideales.

La humedad 2 es la masa de vapor que acompaña a una unidad de masa de gas libre de vapor. De acuerdo con esta definición, la humedad depende solamente de la presión parcial del vapor en la mezcla cuando la presión total está fijada. Si la presión parcial del vapor es pa atm, la relación molar de vapor a gas a 1 atmes pa/(l - pA). La humedad es, por tanto

donde MA y MB son los pesos moleculares de los componentes A y B, respectivamente.
La humedad esta relacionada con la fracción molar en la fase gaseosa por medio de la ecuación

Puesto que 2f?/MA es generalmente pequeño comparado con l/M,, con frecuencia y se puede considerar que es directamente proporcional a X”.
Gas saturado es un gas en el que elvapor está en equilibrio con el líquido a la temperatura del gas. La presión parcial del vapor en un gas saturado es igual a la presión de vapor del líquido a la temperatura del gas. Si %“, es la humedad de saturación y JI; es la presión de vapor del líquido,

La humedad relativa R se define como la relación entre la presión parcial del vapor y la presión de vapor del líquido a la temperaturadel gas. Generalmente se expresa sobre una base porcentual, de forma que 100 por 100 de humedad corresponde a gas saturado y 0 por 100 de humedad corresponde a gas exento de vapor.

La humedad porcentual HA es la relación entre la humedad real .A y la humedad de saturación X, a la temperatura del gas sobre una base porcentual,

Para todas las humedades diferentes de 0 y 100 por 100, la humedadporcentual es menores que la humedad relativa.
El calor húmedo c, es la energía calorífica necesaria para aumentar la temperatura de 1 Ib o 1 g de gas, más el vapor que le acompaña, en 1 “F o 1 “C. Por tanto

donde cpB y cpA son los calores específicos del gas y el vapor respectivamente.
El volumen húmedo vH es el volumen total de una unidad de masa de gas exento de vapor, más el vapor que leacompaña, a 1 atm y a la temperatura del gas. De acuerdo con la ley de los gases, vH, en unidades fps, está relacionado con la humedad y la temperatura por medio de la ecuación

donde T es la temperatura absoluta en grados Rankine. En unidades SI la ecuación es

donde vH está en metros cúbicos por gramo y T en Kelvin. Para gas exento de vapor z& = 0, y vH es el volumen específico del...
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