Humidificacion

CALCULOS PARA OPERACIONES DE HUMIDIFICACIÓN

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L2 = velocidad de flujo del liquido que entra a la columna por el domo, lb mol/h o mol/s.

V1= velocidad de flujo de la fase gaseosa que entra a la columna, lb mol/h o mol/s.

V’ = velocidad de flujo del ga2s “seco”, lb mol/h o mol/s.

Y2 = relación molar de soluto a gas disolvente, en el domo de la columna.

HV1 = entalpia de lafase gaseosa que entra a la columna, BTU/lb mol de gas “seco” o J/mol.

HL2 = entalpia de la fase líquida que entra al domo de la columna BTU/lb mol de líquido o J/mol.

q = calor transferido a la columna desde los alrededores, BTU/h o J/s.

TL, TV = temperatura de las fases líquida y gaseosa respectivamente.

dz = altura diferencial del empaque de la columna, ft o m.

A =superficie interfacial, ft2 o m2.

a = área de la interfase, ft2/ft3 de volumen de columna.

S = sección transversal de la torre, ft2 o m2.

El balance total de materia para una torre de sección transversal constante es el siguiente:
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Para el componente condensable:

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El balance demateria resulta:

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En la mayoría de los casos la torre opera en forma casi adiabática q = 0. La aproximación a la operación adiabática será mayor a medida que el diámetro de la columna sea más grande. El balance para el componente condensable resulta

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El balance de entalpia correspondiente es[pic] (36

Si la velocidad de transferencia de soluto entre las fases es baja en comparación con la corriente total de flujo, se puede usar un valor promedio de L y es posible expresar el cambio de entalpia en la fase líquida como si resultara solamente del cambio de temperatura a calor específico constante. Por tanto,

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Para el cambio de entalpia de la fase gaseosa, la expresión en términos de temperatura es rigurosa cuando ch es constante.

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Para la transferencia de calor de la fase liquida

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Donde Ti = temperatura interfacial, ºF

Para la transferencia de calor sensible de lafase gaseosa,

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y para la transferencia de calor latente de la fase gaseosa,

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Donde Y1 = relación molar de la fase gaseosa de soluto a disolvente en la interfase.





Ecuaciones de diseño[pic]

Las siguientes ecuaciones relacionan los cambios de temperatura y humedad molal de la fase gaseosa,con las velocidades de transferencia de masa hacia o desde la fase gaseosa. Entonces combinando las ecuaciones 38, 40 y 41,

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para la fase gaseosa. Separando kYa del lado derecho de la ecuación y designando como r a hc/kYch, la relación psicrométrica, se obtiene

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Al introducir r en esta ecuación en lugar dehca/kYach, la suposición que se hace es que a, el área por unidad de volumen de torre, es la misma para la transferencia de masa. Esto solo será cierto a velocidades de liquido elevadas, de manera que el empaque de la torre se moje por completo. Si r es igual a 1, como en el caso del sistema aire-agua en condiciones normales, los términos entre paréntesis de la ecuación anterior son las entalpiasdefinidas en la ecuación 12.

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O

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La ecuación obtenida anteriormente es la ecuación de diseño.

Por lo general, la integración indicada en la ecuación 51 se lleva a cabo usando valores promedio de V’ y kYa para la altura de la columna. Esto introduce un pequeño error debido a la baja concentración...