Teoricas Ind2 - Adsorci_1

Adsorción

Secado de aire húmedo. Agente adsorbente: Sílica gel. Q entrada de aire = 9 + 5 = 14 m3/h Demás datos en enunciado adjunto. 1. Calculo del caudal: •

Compresión del aire: politrópica m = 1,4

P1.V1m = P2.V2m V2 = 14 m3/h (1 atm / 7 atm)1/1,4 = 3,487 m3/h (Caudal de salida) •

Determinación de la temperatura de salida

T1 .V1m-1 = T2.V2m-1 T2 = (22+273).(14/3,487)1,4-1 = 514,39 K = 241,4 °C (temperatura de salida) 2. Cantidad de agua a extraer: Siendo la humedad absoluta la relación entre la cantidad de agua y la cantidad de aire seco, se puede expresar de la siguiente forma: H = nH2O . PMH2O / nas . PMas = (18 / 29).( nH2O / nas ) = 0,621 . nH2O / nas Teniendo en cuenta que los numeros de moléculas so proporcionales a sus respectivas presiones parciales: nH2O / nas = Pv / Pa = Pv / ( P – Pv) Por lo tanto queda: H = 0,621 . Pv / (P – Pv) y como φ = Pv / Pvs ( Pv presión de vapor de agua a esa temperatura y Pvs presión de vapor de saturación) la ecuación queda: H = 0,621 . φ . Pvs / (P- φ . Pvs) Por la temperatura de entrada de agua se busca de tablas de presión parcial de saturación del vapor de agua. φ = 0,82

Pvs = 0,0272 Kg/cm2 = 0,0272 atm ( a 22 °C)

H = 0,621 . (0,82 . 0,0272 atm) / (1atm – 0,82 . 0,0272 atm) = 0,014 Kg h2o / Kg as Se debe restar la cantidad de agua que luego condensa en el post enfriamiento (10 °C) H’ = % no cond. * H = (1-0,4) . H = 0,6 . 0,014 = 0,0085 Kg h2o / Kg as

Determinación de la cantidad de agua final en el aire: Hs = 0,621 φs . Pvs / (P- φs . Pvs) Ts = 10 °C entonces Pvs = 0,0125 Kg / cm2 φs = 0,01 Hs = 0,621 . 0,01 . 0,0125 / (1 – 0,01 . 0,0125) = 0,0000776 Kg h20 / Kg as Entonces la cantidad de agua a extraer del sistema será: W = (H’- Hs) δaire . V1 . Tc W = (0,085 – 0,0000776) Kg h20 / Kg as . 1,293 Kg as /m3 . 14 m3/h . 14 hs/ciclo W = 2,134 Kg h2o / ciclo 3. Determinación de la masa de absorbente (y ): A través de Tabla del Perry saco yt y el punto de ruptura ( A%) yt = 40 kg h2o / 100 kg sg

y

A = 70 %

y real = yt . 0,7 = 28 kg h2o / 100 kg sg msg = W / yreal = 2,134 / (28/100) = 7,6214 kg sg / ciclo Vsg = msg / δsg = 7,6214 / 0,73 = 10,44 dm3 4. Dimensionamiento de la torre: (cilíndrica) Vsg = π . D2 . Hs / 4 Hs = 2.D π . 2 . D3 / 4 = Vsg Hs = 2. D = 0.376 m

D = ( 2 . Vsg / π) = 1.88 dm = 0.188 m

Se agrega una porción muerta de volumen de aire: Hr = Hs ( 1 + 21%) = 0,376 . 1,21 = 0,455 m (altura real de la torre) 5) Calor de regeneración: Es el necesario para eliminar agua del absorbente ( se pasa aire caliente por la columna) Qreg = Qagua + Qsg + Qfe + Qdesorción Qagua = Cpagua . W . (100 – Tentr) + λ . W + Cpagua . W .(Treg –100 C)= Qagua = 1 . 2,134 . (100 – 10) + 540 . 2,134 + 0,45 . 2,134 .(150-100) Qagua = 1392,43 Kcal Qsg = Cpsg . msg . (Treg – Tent) = 0,2 . 7,6214 (150-10) = 213,4 Kcal Qfe = Cpfe mfe (Treg – Te) δfe = mfe / Vfe ⇒ mfe = Vfe . δfe Vfe = 2 . π D2 .espesor / 4 + π . D . Hr .espesor (espesor 4mm) Vfe = 0.00119 m3 mfe = Vfe . δfe = 1.19 . 7.8 = 9,25 kg de fe Qfe = 0.11 . 9,25 (150 – 10) = 142,46 Kcal Q desorc. = qdes . msg = 25 Kcal/Kgsg . 7,6214 Kgsg = 190,535 Kcal El qdes se obtiene de tables del Perry Luego, Qreg = ∑ Qi = 1938,83 Kcal