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• James Aguirre

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Mezcla de gases ideales. Psicrometría

Mezcla de gases ideales P

V

Fracción molar Ni ri = −− NT

NT = NA + NB + NC +...+ Ni

Ley de Gibbs Dalton

Ley de Dalton P = PA + PB + PC +...+ Pi Pi Ni ri = −− = −− P NT Ley de Amagat V = VA + VB + VC +...+ Vi Pi Ni Vi ri = −− = −− = −− P NT V

mR´m = m1 R´1 + m2 R´2 +...+ mi R´i

Las propiedades de una mh = m h m h +...+ m h m 1 1+ 2 2 i i mezcla de gases ideales se pueden calcular a partir de las propiedades de los mcpm = m1 cp1 + m2 cp2 +...+ mi cpi gases constituyentes

Aire húmedo

Aire seco =

Ra´=287 J/kg k Aire húmedo

PaV = ma Ra´T

P =Pa + Pv

+

Vapor de agua Rv´=461,5 J/kg k

PvV = mv Rv´T

Temperatura de rocío θR θ

Mínima Tª que puede tener el aire húmedo sin que el vapor de agua se condense. C

Pv

θA θR

A R

s

A) θ > θR Aire húmedo no saturado R) θ = θR Aire húmedo saturado θ < θR Aire húmedo sobresaturado

Parámetros característicos Pv mv kg Humedad absoluta ω = −− −−−−− ω =0,622 −−−− ma kg a.s. P -Pv Pv Humedad relativa ∅ = −− Ps

Aire saturado 100 % Aire seco 0 %

Entalpía del aire húmedo

H = maha + mvhv

H h = −− = ha+ ωhv ma ha = cpaθ hv = 2501+ 1,82 θ Grado de humedad

Origen de referencia

0ºC 1 atm

kJ h = θ+ ω (2501+ 1,82 θ) −−−−− kg a.s. ω φ = −− ωs

humedad absoluta −−−−−−−−−−−−−−−−−−− humedad de saturación

Técnica de saturación adiabática θ

θ1 ω1 C

Aire no

Pv

θA θ2 θR

2

θ2 ω2 Aire

saturado

1

1

R s

saturado 2

3 θ2 , hf2 Agua líquida

Hent = Hsal h1 + ( ω2 - ω1) hf2 = h2 h1 = cpa θ1+ ω1 hv1 h2 = cpa θ2+ ω2 hv2

cpa (θ2 - θ1) + ω2 (hv2 – hf2) ω1 = −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− hv1 – hf1 Psicrómetro

Psicrómetro θBS

 θBS Tª de bulbo seco

θBH

 θBH Tª de bulbo húmedo θBS - θBH θBS = θBH aire saturado Aire gasa humedecida

θBS - θBH aire no saturado Mirando en tablas ∅ θBS >>> θBH

(θBS - θBH)

∅ disminuye θBS > θBH (θBS - θBH) Psicrómetro normal

∅ aumenta

Carta psicrométrica Torres de refrigeración Operaciones básicas en el acondicionamiento de aire y otros...

Factor de by-pass en un serpentín Acondicionamiento de aire Operaciones básicas en el acondicionamiento de aire Calentamiento y enfriamiento sensible Mezcla adiabática de dos corrientes Enfriamiento con deshumidificación Humidificación

∅ Humedad relativa 90

70 60 50

40

30

20

30 0.025

0.020

25

0.015

20

0.010

15 10

0.005

5 0 -5 -10 -10

ω Humedad absoluta kg/kg aire seco

Carta psicrométrica

0.000 -5

0

5

10

Tª bulbo seco ºC

35

40

45

50

55

60

2

Torres de refrigeración

Aire caliente A Agua caliente

Balance de materia . . . mas (ω 2 – ω1) = mA - mB Balance de energía . . . mas (h2 – h1) = mAhA - mBhB

1 Aire frío Agua fría

B

. . mB= mas . mB

masa agua fría mB= −−−−−−−−−− kg aire seco

. . mA= mas . mA

masa agua caliente mA= −−−−−−−−−−−− kg aire seco

. Q

Factor de by-pass en un serpentín

1

2

1 2 A R

⇒ Estado inicial del aire ⇒ Estado final del aire ⇒ Punto de rocío del serpentín ⇒ Punto de rocío del aire ∅

Factor de by-pass

ω

2A B.P = −−− 1A Factor de contacto

R A

12 B.P = −−− 1A θBS

1

2

θ2

θ1

Acondicionamiento de aire Procesos de acondicionamiento Calentamiento Enfriamiento Ventilación Humidificación Deshumidificación Purificación

Supresión

Olores, gases

Polvos

Adsorción por carbón

Filtros

Lavadores de aire Ventilación

Secos Viscosos Precipitadores electrostáticos

Calentamiento y enfriamiento sensible 1

. Q

. . Q = mas (h2 - h1) < 0

2

θ2

θ1

∅

ω h2 h1

θBS

1

2

θ1

θ2

ω1= ω2

Mezcla adiabática de dos corrientes • Balance energía . ma1 h 3 - h 2 θ 3 - θ 2 −−−− . = −−−−−− ≈ −−−−−− θ1- θ3 ma2 h 1 - h 3 • Balance materia . ω3- ω2 ma1 . −−−− = −−−−−− ma2 ω1- ω3

. m1 h1 1

3 . m3 h3

. m2 h2 2 ∅

ω

h2 h3

2

h1

3 1

θBS

θ1

θ3

θ2

ω2 ω3 ω1

Enfriamiento con deshumidificación . . 1 QE 2 QC 3 1-2 Deshumidificación . . . QE = mas (h1 – h2) - mas (ω 1 –ω2) hf2 ∅

2-3 Calentamiento . . Qc = mas (h3 – h2)

h1

ω 1

h3

ω1

h2 2

θBS

3

ω2,3

Humidificación Adición de vapor

Inyección de agua líquida

h2 2

h1

θ1

1

agua

ω2

θ2

2

ω ω2

2

h1

1

ω1

1 θBS

h2

ω

ω1

θ2 θ1

θBS

Enfriamiento evaporativo ω

Tela mojada

h1 + (ω2 – ω1) hf = h2 h1>> (ω2 – ω1) hf h1≈ h2

h 1=h 2

2´ 2

ω2 1

θBS

θ2

θ1

ω1