libro1.xls_secado_201101
TRANSCRIPT
SECADO POR ATOMIZACIÓN
DATOS EXPERIMENTALES:
Temperatura de bulbo seco del aire de alimentación: To = 25Temperatura de bulbo húmedo del aire de alimentación: Th = 15%Humedad Relativa: %Hr = 48.2Temperatura de entrada de aire al atomizador: T1 = 160Temperatura de salida de aire al atomizador: T2 = 54Fracción de sólidos en la carga: 0.25Densidad de la leche (20 °C): d leche = 1.06Densidad del agua (25°C): d agua= 0.997Fracción de agua en sólidos de la salida: 0.02Tiempo de operación: t = 2149Peso de sólido recuperado: Wrecup = 67Altura en el capilar para el agua: 12Altura en el capilar para la leche: 4Volumen de leche tratada: V = 300Tiempo de paso del agua en el viscosímetro de Ostwald: ta= 60Tiempo de paso de la leche en el viscosímetro de Ostwald: tl= 595
DATOS DE TABLAS:
Temperatura de referencia: Tref= 20Capacidad calorífica del aire: 0.24Capacidad calorífica del agua (vapor): 0.446Capacidad calorífica del agua (líquido): 1Capacidad calorífica de la leche: 0.29Tensión superficial del agua: t sup agua= 73.74Viscosidad del agua: u agua = 1Calor latente de vaporización del agua a Tref: 1055.42capacidad calorífica del aire T1: Cp aire T1 0.2429capacidad calorífica del agua (vapor) T1: Cp agua T1 0.5726capacidad calorífica del aire T2: Cp aire T2 0.2410capacidad calorífica del agua (vapor) T2: Cp agua T2 0.46260
xS =
xH =
hagua=
hleche=
Caire =Cagua =C*agua =Cleche =
Clat agua=
DATOS EXPERIMENTALES:
ºC 77.0 °FºC 59.0 °F
ºC 320.0 °FºC 129.2 °F
gr/cc 25ºCgr/cc
s dato 2148,95sgr 510-443 gmmmmmLs dato 1mins dato 9min55s
DATOS DE TABLAS:
°C btu/lbºFbtu/lbºFbtu/lbºFbtu/lbºFdinas/cmCpobtu/lbbtu/lbºFbtu/lbºFbtu/lbºFbtu/lbºF
CALCULOS Y RESULTADOS
Determinación de la humedad y temperatura de saturación adiabática:
De la Carta Psicométrica con:
Temperatura de bulbo seco del aire de alimentación: To =Temperatura de bulbo húmedo del aire de alimentación: Th =
0.0068 lb agua/lb.a.s.
Siguiendo la recta de humedad constante, hasta llegar a la temperatura 1la cual corta a una recta de saturación adiabática hallamos la temperaturade saturación adiabática:
42.78 ºC
Seguimos la recta de saturación adiabática hasta cortar a la vertical de latemperatura 2 y leemos la humedad de salida:
0.05 lb. agua/ lb. a.s.
Humedad de la alimentación (H1):
Temperatura de saturación adiabática (TSat):
Humedad de salida (H2):
Determinación del flujo de entrada de la leche y del sólido obtenido:
Flujo de entrada de la leche1.1720 lb./hr.
Flujo de salida del sólido0.2990 lb./hr.
(W leche polvo) / t operación 0.2469 lb./hr.Recuperado
Cálculo de la viscosidad de la leche
Flujo de entrada de la leche: Ma=
Flujo de salida del sólido: Mp=
µleche = μagua=tlta
ρleche∗Vt operación
9.9167 Cpo
Cálculo de la tensión superficial de la leche( tsup l)
t sup. leche =
t sup. leche 26.1070 dinas/cm
Eficiencia de Secado
Efic. de secado = Cantidad de sólidos recuperado/Cantidad inicial de sólidos
Cantidad inicial de sólidos:Cantidad inicial de sólidos = 79.5 grCantidad de sólidos recuperados= 67 gr
Efic. de secado = 84.28%
Eficiencia Térmica Global ( Etg )
Etg= Calor utilizado/Calor entregadoEtg= G*Cpaire*(T1-T2)/ G*Cpaire*(T1-To)Etg= (T1-T2)/(T1-To)
Etg= 0.785
Etg= 78.52%
Eficiencia Térmica Ideal (Eti)
Eti = (T1-Tsat)/(T1-To)Eti = 0.868
Eti = 86.8%
Eficiencia Térmica Evaporativa (Ete)
Ete= (T1-T2)/(T1-Tsat)Ete= 0.9043
Ete= 90.4%
Cálculo del flujo de aire (caso Adiabático)
Balance de humedad:
entrada - salida + generación = acumulación
generación = acumulación = 0
luego:
µleche =
G*Y1 + MA*(1-Xs) = G*Y2 + Mp*Xh
hlechehagua
∗ρlecheρlagua
∗tension superficialagua
ρleche∗V∗XS
G = Ma*(1 - Xh - Xs) / ((1 - Xh)*(H2 – H1))
G = 20.208 lb/hr.G = 0.697 lb-mol/hr.
Cálculo de la densidad del aire a las condiciones de entrada:
P = 1 atm.T = 433 Kn = 0.697 mol-gr/sR = 82.06 atm. cc/g-mol KM = 28.97 gr/gr.-mol
d aire = 0.0008Q aire = 24785.6Q aire = 0.0248
G = 0.697 mol-lb a. s./s
Ga = 0.702 mol-lb a. h./s
Cálculo del flujo de aire (caso general) - Balance de Energía
Balance de energía:
entrada - salida + generación = acumulación
generación = 0acumulación = 0
entrada = salida + Qperd.
Asumiendo que:
gr/cm3
cm3/sm3/s
G1*H1 +Ma*HA =G2*H2 + Mp*Hp + Qperd. .........................(I)
G1*H1 = G[(Cp aire + H1*Cp agua )(T1 - TR) + H1*λagua a TR ]
G2*H2 = G[(Cp aire + H2*Cp agua )(T2 - TR) + H2*λagua a TR ]MA*HA = MA*Xs*Cpleche*(TA - TR) + MA*(1-Xs)*Cp agua *(TA - TR)
Como: TA = TR
MA*HA = 0 …………………………………..(II)
Mp*Hp = Mp (1-Xh )*Cp s *(T sat - TR ) + Mp *Xh *Cp agua^ * (Tsat - TR )
Mp*Hp = Mp *(Tsat - TR)*[(1-Xh )*Cpleche + Xh *Cp agua^ ]
,,,,
Qperd. = Z*(G1*H1 - Go*Ho)Qperd. = Z*G*(T1 - To)*(Cp aire + Y1*Cp agua)
25 ºC 77.0 °F %Hr =15 ºC 59.0 °F
lb agua/lb.a.s.
109 °F
lb. agua/ lb. a.s.
Densidad de la leche (20 °C):Volumen de leche tratada: V =Tiempo de operación: t =
Fracción de sólidos en la carga:Fracción de agua en sólidos de la salida:Peso de sólido recuperado: Wrecup =
Tiempo de paso del agua en el viscosímetro de Ostwald: ta=Tiempo de paso de la leche en el viscosímetro de Ostwald: tl=Viscosidad del agua:
ρleche =
xS =xH =
µagua =
Densidad de la leche (20 °C):Densidad del agua (20°C):Altura en el capilar para el agua:Altura en el capilar para la leche:Tensión superficial del agua: t sup agua=
lb./hr. Peso de sólido recuperado: Wrecup =lb./hr.
Temperatura de entrada de aire al atomizador: T1 =Temperatura de salida de aire al atomizador: T2 =Temperatura de bulbo seco del aire de alimentación: To =
ρleche =ρagua=hagua=
hleche=
160ºC
41.201 *G Btu/hr. ...................(3)
(8,9182+1055,42*H2) *G Btu/hr. ...................(4)
2.072 Btu/hr. ...................(5)
G1*H1 =
Mp*Hp =
48.2
1.06 gr/cc 25ºC300 mL
2149 s
0.250.0267 gr
60 s595 s
1 Cpo
1.06 gr/cc0.998 gr/cc
12 mm4 mm
73.74 dinas/cm
67 gr
160 ºC 320.0 °F54 ºC 129.2 °F25 ºC 77.0 °F
Temperatura de referencia(Tr): Tref= 20 °C
Capacidad calorífica del aire: 0.24 btu/lbºFCapacidad calorífica del agua (vapor): 0.446 btu/lbºFCalor latente de vaporización del agua a Tref: 1055.42 btu/lb
0.0068 lb agua/lb.a.s.0.05 lb. agua/ lb. a.s.
Capacidad calorífica de la leche: 0.29 btu/lbºFFracción de agua en sólidos de la salida: 0.02Capacidad calorífica del agua (líquido): 1 btu/lbºF
Caire =Cagua =λ agua=
Humedad de la alimentación (H1):Humedad de salida (H2):
Cleche =xH =Cpagua^ =
lb agua/lb.a.s.lb. agua/ lb. a.s.