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• jose luis andrade

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Una mezcla de aire-vapor de agua entra a una unidad calentadora-humidificadora a 5ºC, 100 kPa, 50% de humedad relativa. El flujo másico de aire seco es 0.1 kg/s. El agua líquida es rociada a la mezcla a 10°C y a una rata de 0.0022 kg/s. La mezcla deja la unidad a 30ºC, 100 kPa. Determine la humedad relativa en la salida y la rata de transferencia de calor a la unidad. SOLUCION Datos T1= 5°C Humedad relativa= 50% ma= 0,1 kg/s p= 100kPa T2= 10°C mw= 0,0022 kg/s T3= 30°C p= 100kPa Propiedades: el calor especifico a presión constante del aire a temperatura ambiente Cp= 1,005 kJ/Kg Por tabla termodinámica A4 la presión de saturación del agua es: A 5°C p=0,8725kPa A 10°C p=1,2281kPa A 30°C p=4,2469kPa La entalpia de vapor de agua saturado es A 5°C Hga=2510,1kJ/Kg A 10°C Hgw=2519,2 kJ/Kg A 30°C Hq3=2555,6 kJ/Kg

Como la presión es diferente a 1atm entonces: Pv1= Ø1Pg1= (0,5)(0,8725)= 0,43625kPa Pa1= P1-Pv1= (100-0,43625) = 99,563kPa w1= 0,622(Pv1/Pa1) = 0,622(0,43625/99,563) = 0,0027Kgv/Kga

En este caso w1=w2 Entonces calculamos las entalpias H=Cp*T*+w1*Hg H1= (1,005Kj/Kg)( 5°C) + (0,0027Kgv/Kga)( 2510,1kJ/Kg) = 11,80kJ/Kg H2= (1,006Kj/Kg)( 10°C) + (0,0027Kgv/Kga)( 2519,2kJ/Kg) = 16,85kJ/Kg

El balance de masa para este proceso es el siguiente mw= ma(w3-w2) de esa ecuación despejamos w3 y nos quedaría w3=mw/ma + w2 = (0,0022Kg/s) / (0,1Kg/s) + 0,0027Kgv/Kga = 0,0247 Kgv/Kga = 0,025 Kgv/Kga con estos datos nos vamos al diagrama Psicométrico

Remarcado en colores los datos, y rectificando las entalpias obtenidas. Ademas de eso vemos que para 30°C y una relación de humedad de 0,025Kgv/Kga nos da una entapia de 94 kJ/Kg Podemos verifica mediante la ecuación utilizada anteriormente H3= (1,005Kj/Kg)( 30°C ) + (0,025Kgv/Kga)( 2555,6kJ/Kg) = 94,04kJ/Kg Y vemos que para la humedad relativa nos da aproximadamente 85% según la grafica Ø3=85% Ahora, el balance de energía viene dado de esta manera mw*Hw=ma(H3-H1) entonces Q= ma(H3-H1) - mw*Hw =0,1Kg/s( 94 – 11,80)kJ/Kg – (0,0022Kg/s) * (16,85kJ/Kg) = 8,18kW

Carta psicrometrica

En un enfriador evaporativo entra aire a 95 kPa, 35ºC y 30% de humedad relativa y sale saturado. Determine la temperatura de salida del aire. SOLUCION Datos P=95kPa T1=35°C Ø1= 30%

Si se supone que el agua liquida se suministra a una temperatura no muy diferente a la temperatura de salida del flujo de aire, el proceso de enfriamiento evaporativo sigue una línea de temperatura de bulbo húmedo constante sobre la carta psicrometrica, entonces Tbh= constante Como sale saturado, quiere decir que su humedad relativa esta en 100% , el estado de salida del aire será el estado donde la temperatura del bulbo humero intersecte con la línea de saturación, para el aire saturado las temperaturas del bulbo seco y el bulbo húmedo son idénticas, por lo que en el diagrama psicrometrico podemos buscar dicha temperatura:

Podemos observar que la temperatura de salida mas baja a la cual puede enfriarse el aire es aproximadamente 21°C

Carta psicrometrica