EJERCICIO 9-40

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Transferencia de masa

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<p>ERWIN VILORIA OSPINO</p> <p>UNIVERSIDAD DE CARTAGENA PROGRAMA DE INGENIERIA QUIMICA MASA II MARZO DE 2012</p> <p>Para el secado de madera desde la humedad del 55% al 30% se emplea un secadero de tnel a travs del cual se desplaza la madera. El tnel de secado dispone de secciones de recalentamiento del aire, y para evitar que la madera se alabee o se queme, la temperatura del aire ha de mantenerse por debajo de 65 C, por lo cual la velocidad de secado es bastante baja. El aire exterior se encuentra a 20 C con tw = 15 C, y antes de entrar al secadero se calienta hasta 65 C. En la primera seccin del secadero, el aire se enfra adiabticamente hasta alcanzar la humedad relativa del 90%; despus pasa a un recalentador en el que su temperatura se vuelve a elevar hasta 65 C, entrando en estas condiciones a la segunda seccin del secadero, en la que vuelve a enfriarse adiabticamente hasta alcanzar la humedad relativa del 90%, volviendo a recalentarse hasta 65 C en una tercera seccin del secadero de la que se descarga al exterior despus de enfriarse adiabticamente hasta alcanzar la humedad relativa del 90%. En el secadero se han de tratar 250 /da (24 h/da) de planchas de madera de dimensiones de 6 m x 0,30 m x 0,025 m. la densidad de la madera que entra al secadero es de /</p> <p>2</p> <p>Calclese La cantidad de aire necesaria expresada en m3 /da medidas en las condiciones del aire exterior. b) La cantidad de calor suministrada al aire suponiendo que no hay prdidas de calor al exterior, en Kcal/da. c) El ahorro trmico logrado empleando el recalentamiento. d) El tiempo que ha de permanecer la madera en el secadero, empleando los clculos suponiendo que el secado se realiza con aire en condiciones constantes y e iguales al valor medio. Para estas condiciones medias, la humedad de equilibrio es del 10%, y las experiencias de secado han conducido a los datos siguientes cuando el secado se efecta por ambas caras de los tablones de madera. a)Humedad libre (Kg agua/Kg de madera seca) 1.0 (crtica) 0.8 0.6 0.5 0.4 0.2Las humedades estn dada sobre base hmeda</p> <p>W (Kg/m2 h) 1.0 0.680 0.360 0.200 0.160 0.060</p> <p>3</p> <p>0,O47</p> <p>0,O36</p> <p>0,O24</p> <p>0,OO9</p> <p>4</p> <p>36.9 29.5</p> <p>41.3</p> <p>Xent =</p> <p>0.55 Kg H2 O = 1.2222 1 0.55 Kg aire seco</p> <p>Xsale =</p> <p>0.30 Kg H2 O = 0.4286 1 0.30 Kg aire seco</p> <p>Cantidad de agua que se evapora por Kg de madera seca1.2222 0.4286 Kg H2 O Kg H2 O = 0.7936 Kg madera seca Kg madera seca</p> <p>Masa de madera hmeda por dam3 250 da 800 Kg Kg madera hmeda = 200 000 m3 da</p> <p>Masa de madera por da200 000 Kg da 1 0.55 = 90 000 Kg madera seca da</p> <p>5</p> <p>Cantidad de agua evaporada por da90 000 Kg madera seca Kg H2 O 0.7936 da Kg madera seca Kg H2 O = 71 424 dia</p> <p>Cantidad de agua que se evapora por Kg de aire seco0.047 0.009 Kg H2 O Kg H2 O = 0.038 Kg aire sec Kg aire sec</p> <p>Flujo de aire requerido71 424 Kg H2 O/da Kg aire seco = 1 879578.9 0.038 Kg H2 O /Kg aire seco da</p> <p>Volumen especfico1 0.009 = + 29 18 m3 0.082 293 = 0.84 Kg aire seco</p> <p>Volumen de aire requerido = . /Kg aire seco = 1 879 578.9 da m3 0.84 Kg aire seco</p> <p>6</p> <p>CALORES DE RECALENTAMIENTOQ AB = 0.24 + 0.46 0.009 Q AB = 10.9863 Kcal/Kg Q CD = 0.24 + 0.46 0.024 Q CD = 8.9119 Kcal/Kg 65 20 Kcal/Kg</p> <p>65 29.5 Kcal/Kg</p> <p>Q EF = 0.24 + 0.46 0.036 Q EF = 7.2093 Kcal/KgKg = 1 879 578.9 da Kcal + 7.2093 Kg </p> <p>65 36.9 Kcal/Kg</p> <p>Q TOTAL</p> <p>10.9863 + 8.9119</p> <p> = . </p> <p>7</p> <p>AHORRRO TERMICO Cantidad de necesaria</p> <p>Kg H2 O 1 dia 0.024 0.00 Kg aire seco = 4 761 600 dia 71 424</p> <p>Calor sin recalentamiento Q AB = 4 761 600 0.24 + 0.46 0.009 20 Kcal/Kg Q AB = 52 312 366.08 Kcal/dia 65</p> <p>52.3 50.1 x 106 4.2 % 52.3x 106</p> <p>8</p> <p>TIEMPO DE SECADO</p> <p>Volumen: Peso hmedo: Peso seco: rea de la superficie de secado:</p> <p>(6)(0,3)(0,025)=0,045 m3 (800 Kg/m3 (0,045m3 ) = 36 Kg madera hmeda 36(1 - 0.55)=16,2 Kg madera seca (6 m)(0,3 m)(2)=3,6 m2</p> <p>S/A = 16,2/3,6 =4,5 Kg de solido seco/ m2 Periodo anticrtico 1 = 1,222 = 1,111 = 1 </p> <p> 1 = = 0,4995 0,5 </p> <p>9</p> <p>Periodo poscrtico: De acuerdo con la curva de secado tomaremos dos zonas en que la velocidad de secado varia linealmente, una desde la hasta = 0,4286 = 0,075 : 1 = 1 2 1 ln 1 2 2</p> <p>1</p> <p>0,611 0,4286 0,2 = 4,50 2,303 log = 1,006 1 0,2 0,075</p> <p>10</p>