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Ejercicio 1.-En las experiencias de secado efectuadas en condiciones constantes de secado sobre un material dispuesto en planchas de dimensiones 20cm x 30cm x 1cm. Se ha obtenido los siguientes datos: Tiempo (min) Peso total (gr) 0 532 10 514 20 469 30 483 40 470 50 462 60 454 70 449 80 443 90 440 100 436 110 434 120 431 El peso del solido seco es de 350gr. a) Constrúyase la curva de velocidad de secado en las condiciones de experimentación, si el secado se efectúa por ambas caras. b) Calcúlense las humedades crítica y de equilibrio. Solución: Tiempo(min ) Peso(gr) Tiempo(hora) Peso(Kg) Humedad Total X kg/kg Hum( x̄) W(kg/hr m^2)* 0 532 0.0000 0.5320 0.1820 0.5200 0.49428571 0. 10 514 0.1667 0.5140 0.1640 0.4686 0.40428571 0. 20 469 0.3333 0.4690 0.1190 0.3400 0.36000000 0. 30 483 0.5000 0.4830 0.1330 0.3800 0.36142857 0. 40 470 0.6667 0.4700 0.1200 0.3429 0.33142857 0. 50 462 0.8333 0.4620 0.1120 0.3200 0.30857143 0. 60 454 1.0000 0.4540 0.1040 0.2971 0.29000000 0. 70 449 1.1667 0.4490 0.0990 0.2829 0.27428571 0. 80 443 1.3333 0.4430 0.0930 0.2657 0.26142857 0. 90 440 1.5000 0.4400 0.0900 0.2571 0.25142857 0. 100 436 1.6667 0.4360 0.0860 0.2457 0.24285714 0. 110 434 1.8333 0.4340 0.0840 0.2400 0.23571429 0. 120 431 2.0000 0.4310 0.0810 0.
Con base a los datos de la tabla que son obtenidos como se demuestra enseguida:
Para calcular el tiempo en hora:
Tiempomin
Convertir de gr a kilogamos:
1 gr
1000 kg
= kg
Para el calculo humedad total se realizo una resta:
Ht = Peso ( kg )− Peso solido seco ( kg )
Para Hum(x̄)se determina mediante la suma de un par de humedades dividida entre 2, tal
como:
Hum ( x̄ )=
Xn + Xm
Para el calculo de W se utiliza la ecuación:
W =
S
A
∗ Xn − Xm
tn − tm
Teniendo estas ecuaciones se pudo realizar el contenido de la tabla anterior para asi, poder
realizar la gráfica de secado, con W en el eje de las Y y Ẋ en el eje de las Hum(x̄).
Curva de velocidad de secado a condiciones constantes.
Los datos que se optienen generalmente de un secado se expresa como:
W= peso de solido húmedo (Masa total de agua + solido seco) a diferentes tiempos
(t) horas de secado.
Ws= Peso del solido seco (cuando el peso de la muestra se mantiene constante, es decir, ya
no pierde humedad)
X =
W − W S
W S
peso total del agua
peso total de solido seco
Habiendo establecido las condiciones de velocidad constante, se determina el contenido de humedad de equilibrio, H*
X
¿
peso de humedad de equilibrio
peso solido seco
Con esto se procede a calcular el valor del contenido de humedad libre x en masa de agua libra/masa de solido seco para cada valor de 𝑋𝑡
X = Xt − X
¿ Usando los cálculos se traza una gráfica del contenido de humedad libre x en función del tiempo en hrs. Para obtener una curva de velocidad de secado a partir de esta gráfica, se miden las pendientes de las tangentes de la curva, lo cual proporciona valores de dx/dt para cierto v alores de T. Se calcula la velocidad
W =
S
A
dt
dA
La curva de velocidad de secado se obtiene graficando W en función del contenido de humedad, tal como se muestra. Grafica 1
Secado continúo. Tenemos que los secadores continuos, se realiza con balance de materia y energía. En la ilustración 1 se indica el diagrama de flujo para un secadero continuo con funcionamiento en contracorriente. Los sólidos entran con humedad 𝑋, y temperatura 𝑡𝑠1 , y salen con humedad 𝑋2, a la temperatura 𝑡𝑠2 , el gas entra con humedad 𝑌2, a la temperatura 𝑡2, y sale con humedad 𝑌1, a la temperatura 𝑡1. Expresando sobre base seca las humedades y las corrientes del sólido y del gas, un balance global de materia nos lleva a
X 1 Gs± Y 2 G = X 2 Gs ± Y 1 G
El signo menos corresponde al funcionamiento en corriente: directa, y el más, a contracorriente. Ilustración 1 En el balance global la energía se reduce en un balance entálpico, debido a que los efectos energéticos cinéticos, potencial, etc., son despreciables. El balance total de entalpia es.
H 1 Gs ± i 2 G = H 2 Gs ± i 1 G + q
En los términos que intervienen i 1 e i 2 los signos positivo para flujo contracorriente y negativo para flujo en corriente directa. Las perdidas de calor se representan por +q, en cambio en la indirecta seria –q, y si el sistema no produce intercambio de calor, q= La entalpia del aire se calcula de la siguiente ecuación
i =( 0.24 +0.45 Y ) t +597.2 Y
y las del solido por
H =( Cs + X Cl ) ts +¿ ∆ H 0 ¿
Suponiendo que el sistema está a 0°C y 1atm, siendo Cs el calor especifico del sólido y Cl el calor especifico del líquido, ts la temperatura del sólido y ∆H 0 el calor integral de la mezcla.
