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• Luis Ángel Rios Cruz

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL Escuela Profesional de Ingeniería Química

Torre de Enfriamiento Laboratorio de Operaciones Unitarias II Profesor: Ing. Pillco Alex

Integrantes: 1) Sánchez Moreno Edith Clara 20114555F 2) Gónzales Estrada Luis Moisés 20112598J 3) Espinoza Miranda Bruno 20112579E Fecha de entrega: 25/05

Código: Código: Código:

2016 Torre de Enfriamiento Las torres de enfriamiento son un tipo de intercambiadores de calor que tienen como finalidad quitar el calor de una corriente de agua caliente, mediante aire seco y frío, que circula por la torre. El agua caliente puede caer en forma de lluvia y al intercambiar calor con el aire frío, vaporiza una parte de ella, eliminándose de la torre en forma de vapor de agua. Las torres de enfriamiento se clasifican según la forma de subministramiento de aire en: - Torres de circulación natural - Atmosféricas: El movimiento del aire depende del viento y del efecto aspirante de los aspersores. Se utiliza en pequeñas instalaciones. Depende de los vientos predominantes para el movimiento del aire. - Tiro natural: El flujo del aire necesario se obtiene como resultado de la diferencia de densidades, entre el aire más frío del exterior y húmedo del interior de la torre. Utilizan chimeneas de gran altura para obtener el tiro deseado. Debido a las grandes dimensiones de estas torres se utilizan flujos de agua de más de 200000gpm. Es muy utilizado en las centrales térmicas. A continuación se muestra el funcionamiento de una torre de enfriamiento con tiro natural:

FiguraN°1: Funcionamiento de una torre de enfriamiento. - Torres de tiro mecánico El agua caliente que llega a la torre es rociada mediante aspersores que dejan pasar hacia abajo el flujo del agua a través de unos orificios. El aire utilizado en la refrigeración del agua es extraído de la torre de cualquiera de las formas siguientes: - Tiro inducido: el aire se succiona a través de la torre mediante un ventilador situado en la parte superior de la torre. Son las más utilizadas. A continuación se muestra el funcionamiento de las torres de tiro inducido:

Figura N°2: Funcionamiento de torres de tiro inducido. - Tiro forzado: el aire es forzado por un ventilador situado en la parte inferior de la torre y se descarga por la parte superior. A continuación se muestra el funcionamiento de las torres de tiro forzado:

Figura N°3: Funcionamiento de las torre de tiro forzado - Otros tipos: Torres de flujo cruzado. El aire entra por los lados de la torre fluyendo horizontalmente a través del agua que cae. Estas torres necesitan más aire y tienen un coste de operación más bajo que las torres a contracorriente. A continuación se muestra el funcionamiento de las torres de flujo cruzado:

Figura N° 4: Funcionamiento de las torres de flujo cruzado

Para Caudal Bajo:

Tabla N°1: Datos de temperaturas en torre de enfriamiento a caudal bajo. 1 Flujo volumetrico de entrada de agua (gal/min) Temperatura de entrada de agua (°C) temperatura de salida de agua (°C) velocidad de salida del aire (m/s) temperatura de bulbo seco de entrada de aire (°C) temperatura de salida de aire (°C) Term. Metálico temperatura de salida del aire (°C) Anemómetro presion en el caldero (psi) Caida de presion en el empaque (mm)

II. CALCULO DEL FLUJO DE GAS DE SALIDA

G2=ρaire *�*A

Caudal Bajo 2 3

4

12 36 32

37 34

38 34

38 34

2.4 26

26

26

26

32

34

34

34

33

34

34

34

80 2

D:diám. A: área

m m2

D= 0.37 A= 0.108

V:velocidad del aire v= 2.4 m/s

Considerando que la temperatura de salida TG2 como un promedio de TL1 y TL2 TG2=

31

°C=

87.8 95.2

1.18

ρ aire ° F =¿ G2=

Kg/m3 =

0.002596 Ib/L

0.670 Ib/s

Tabla N°2: Datos de Entalpías a la temperatura y humedad relativa dadas. KJ/Kg aire seco TG1=26 °C HG1%= 90 TG2=34 °C HG1%= 100 TL1=28 °C TL2=38 °C

HG1=

76

HG2=

119

HL1=

86

HL2=

110

Curva de operación:

Tabla N°3: Valores de Entalpías (BTU/Ib); H;H*, en el rango de temperaturas (°F) de trabajo de H2O.

Cálculo del número de unidades de difusión:

Gráfica N°1: Entalpía de aire (BTU/Ib) vs Temperatura del Líquido

Para Caudal Alto: Tabla N°4: Datos de temperaturas en torre de enfriamiento a caudal bajo. 1 Flujo volumetrico de entrada de agua (gal/min) Temperatura de entrada de agua (°C) temperatura de salida de agua (°C) velocidad de salida del aire (m/s)

Caudal Alto 2 3 4

5

20 33 27

33 27

34 28 2.8

34 28

34 28

temperatura de bulbo seco de entrada de aire (°C) temperatura de salida de aire (°C) Term. Metálico temperatura de salida del aire (°C) Anemómetro presion en el caldero (psi) Caida de presion en el empaque (mm)

25

25

25

26

26

31

31

32

32

32

32

32

32

32

32

80 2

Condiciones de operación:

II. CALCULO DEL FLUJO DE GAS DE SALIDA

G2=ρaire *�*A

V:velocidad del m D:diám. D= 0.37 aire m2 A: área A= 0.108 v= 2.8 m/s Considerando que la temperatura de salida TG2 como un promedio de TL1 y TL2 TG2=

31

°C=

87.8 F ρ aire 95.2°1.18 =¿ Kg/m3 =

G2=

0.782 Ib/s

0.0026 Ib/L

Tabla N°5: Datos de entalpías, a la temperatura y humedad relativa dadas. KJ/Kg aire seco TG1=26° C HG1%=9 0 TG2=32° C HG1%=1 00 TL1=28° C TL2=34° C

HG1=

73

HG2=

109

HL1=

86

HL2=

103

Cálculo de la entalpía de gas de salida:

Cálculo de flujo del gas inerte:

Cálculo de la entalpía del gas de entrada:

Balance de energía:

Gráfica N°2: Entalpía de aire (BTU/Ib) vs Temperatura del Líquido