Torre De Enfriamiento

Higrometría. Torre de enfriamiento evaporativo

1

HIGROMETRÍA. TORRE DE ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO

Objetivo
1. Mostrar instrumentación típica de los sistemas de acondicionamiento ambiental (HVAC): termo-higrómetros, bombas, compresores, manómetros, reguladores, filtros, etc. 2. Practicar con diversos higrómetros. 3. Comprobar cálculos sencillos de calibración e incertidumbre de losinstrumentos. 4. Comprobar el enfriamiento evaporativo forzado sobre agua en calma. 5. Comprobar el funcionamiento de una torre húmeda: balances másicos y energético.

Resumen de Actividades
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Estimar el tiempo que tardaría en hervir el agua en el calentador. Calcular la velocidad y el gasto de aire. Medir la velocidad del aire a la salida. Plantear el balance energético delcircuito del aire. Plantear el balance energético del circuito del agua. Plantear el balance energético de la torre. Hacer los cálculos y comentar resultados. Evaluación de la incertidumbre de los resultados obtenidos.

Equipo

Fig. 1. Foto, componentes y diagrama de la instalación de la torre didáctica Gunt WL-320.

Higrometría. Torre de enfriamiento evaporativo

2

Desarrollo
Una torrede refrigeración (cooling tower) es un intercambiador de calor. Aunque se suele reducir a Qin=Qout, el balance energético en un caso general es    dE / dt  Q  W   mi hi . Es un intercambiador de calor por contacto directo agua-aire. El objetivo de una torre de refrigeración es enfriar agua (e.g. de refrigeración de una máquina), u otro líquido por medio del agua. La carga térmica real (e.g.agua de refrigeración de un motor) se simula con una resistencia eléctrica. El aire entra del ambiente y sale más húmedo (y normalmente más caliente). El agua recircula dentro de la torre simulando una de las dos configuraciones (Fig. 2): a) Una torre abierta cuya agua viniese caliente desde una carga térmica lejana. b) Una torre cerrada donde el agua recirculante tomaría el calor en unintercambiador de calor del agua del circuito cerrado cuya agua viniese caliente desde una carga térmica lejana.

Fig. 2. Esquema de cambiador de calor por contacto, y de torre abierta y torre cerrada.

Fig. 3. Diagrama psicrométrico de Carrier.

Higrometría. Torre de enfriamiento evaporativo

3

Fig. 4. Diagrama psicrométrico de Mollier.

Proceso
Antes de encender (POWER OFF)  Estimar ymedir las condiciones (p,T,) del aire ambiente y dentro de la torre, y las temperaturas del agua.  Estimar el tiempo que tardaría en hervir el agua en el calentador. (El volumen de agua en el calentador es de 3 litros hasta cubrir las resistencias y de 5,3 litros hasta el nivel del tubo de aporte. Cada 70±1 mm de altura en el cilindro es 1 litro. Los sensores de humedad no deben mojarse porquetardan mucho en secarse.) Circuito de aire, sin agua (FAN ON, PUMP OFF, HEATER OFF)  Medir las condiciones (p,T,) del aire a la entrada y a la salida.  Calcular (w,h,Th,) del aire a la entrada y a la salida. Observar que hay un separador de gotas a la salida.   Calcular el gasto de aire: ma   vout Aout  c   2p /   Aout  c 2 p Aout , con un coeficiente empírico c=0,61, ≈1,1 kg/m3, pmedido y Aout=0,082/4=0,0050 m2. Estimar la potencia térmica evacuada en un proceso isotermo, y el gasto de agua evaporado correspondiente. Calcular la velocidad media del aire dentro (0,150,15 m2) y a la salida (0,08 m de diámetro). Calibrar el gasto de aire midiendo con un anemómetro de mano la velocidad a la salida.

  

Higrometría. Torre de enfriamiento evaporativo Calentador de aguasin flujos (HEATER ON, FAN OFF, PUMP OFF)  Calcular el tiempo en que se alcanzan 50 ºC con 1500 W. Ejecutarlo y medirlo con termómetro de mano.  Calibrar el calentador con un vatímetro y con el tiempo que tarda en calentarse el agua. Circuito de agua sin calentador ni aire (PUMP ON, FAN OFF, HEATER OFF)  Calibrar el caudalímetro de agua con un depósito y un reloj. La válvula tiene 6,5...