Secado continuo Introducción

Introducción.[pic 1][pic 2][pic 3]

EL secado es una operación unitaria cuya finalidad es la eliminación de la humedad de una sustancia o un sólido, la cual puede ocurrir continuamente o por lotes.

Esta práctica tiene por objetivo  estudiar la operación unitaria de secado continuo de sólidos a bajas temperaturas en un secador rotatorio, de igual manera se debe determinar el número y longitud de la unidad de transferencia de masa y la longitud del secador para el proceso especificado en la práctica. Dicho equipo consta de un cilindro hueco que gira sobre su eje, con una ligera inclinación, para permitir el desliz de los sólidos a secar hacia la boca de salida.

El secador rotatorio constituye una de las formas más ampliamente utilizadas para el secado de una amplia gama de materiales a nivel industrial en forma rápida y con bajo costo unitario cuando se trata de grandes cantidades, es por ello la importancia del conocimiento del manejo de este tipo de equipo.

Procesamientos de datos.

1. Realizar el balance de masa en el secador rotatorio

[pic 4]

Ss*X₁+Gs*Y₂ = SS*X₂+Gs*Y₁   ec(1)

              Despejando Gs se tiene:  

[pic 5]           ec(2)

Donde:

Gs: Rapidez del gas, (Masa del gas seco/Tiempo Área).

Ss: Flujo de solido seco (Kg/s)

X1, X2: Humedad absoluta del solido entrada y salida respectivamente (Kg H2O/KgSolidoSeco) (por ec. 3 y 4)

Y1, Y2: Humedad absoluta del aire de entrada y salida respectivamente (KgH2O/KgAireSeco). (por carta psicrométrica, Fig. 7.5,Treybal, 1980)

Para ello se debe calcular:

1. Determinación de la Humedad Absoluta del solido:

   ec(3)[pic 6]

Donde:

: Humedad absoluta del solido (Kg H2O/Kg Solido seco)[pic 7]

: Humedad relativa del solido  (Expresado en porcentaje)[pic 8]

1. Determinación de la Humedad Relativa del solido a la entrada:

 ec(4)[pic 9]

      ec(4.1)[pic 10]

 ec(4.2[pic 11]

Donde:

: Humedad Relativa del solido (Expresada en porcentaje)[pic 12]

: masa de agua (Kg)[pic 13]

 : masa total (Kg)[pic 14]

m solido: masa del solido a secar (kg). Dato experimental, de la tabla N°3

Nota:
[pic 15]

.[pic 16]

1. Humedades absolutas del aire de entrada y salida:

Donde: Y₁ y Y₂. Se leerán por la carta psicométrica (Fig 7.5 del libro: Treybal, Robert. “Operaciones de Transferencia de masa”. Editorial. McGraw Hill. México 1980) a Tbs y Tbh respectivamente en la salida y entrada (Datos experimentales, de la tabla N°2); sus unidades son: Kg vapor de agua/Kg de aire seco

1. Flujo másico del solido seco (Ss)

 ec(5)[pic 17]

Donde: Ss: masa del sólido seco en (Kg/tiempo) (dato experimental de la tabla N°1) y Tiempo de secado en (s) (dato experimental de la tabla N°1)

1. Determinación de la húmedas absoluta del Sólido

ec(6)[pic 18]

Dichas variables serán determinadas luego.

1. Determinación de la longitud del secador

    Z = HTOG * NTOG ec(7)[pic 19]

Donde:

HTOG: Altura de las unidades de transferencia de masa. (Por ec. 9) (m)

NTOG: Número de unidades de transferencia de masa. (Por ec.14)

1. Determinación de la altura de unidades de transferencia de masa (HTOG)

        ec(8)[pic 20]

Donde:

Gs: Rapidez del gas, (kg/s). Calculado en la ec(2)

CG: Capacidad calorífica del gas seco, (J/kg °K).

Ua: Coeficiente global de transferencia de calor entre el gas y el sólido. (W/m3.K) (por ec 12)

CG: Es un promedio entre la zona I y la zona III.

   (ec. 9)[pic 21]

CGI= 1005 + 1884Y2     ec(10)

CGIII=1005 + 1884Y1    ec(11)

Pero:   Ua =   ec(12)[pic 22]

 Donde:

D: Diámetro del secador (Se obtiene de las especificaciones del equipo)

  ec(13)    y     ec(14)   ;   ec(15)[pic 23][pic 24][pic 25]

Donde:

G´: flujo másico por área (Kg/h.m²)

G´s flujo másico por área (Kg/h.m²)

Gs: flujo másico (kg/h)

A: área (m²)

Y₁, Y₂: humedad absoluta del aire de entrada y salida respectivamente (Kg vapor de agua/Kg de aire seco)  (leída por  carta psicrométrica, Fig. 7.5, Treybal, 1980)

1. Determinación del número de unidades de trasferencia de masa (NTOG)

   ec(16)[pic 26]

Donde:

NTOGi=   ec(17)[pic 27]

NTOGi: número de unidades de trasferencia de masa para  cada zona i: I, II, III,(m)

i: Diferencial de la Temperatura del aire  para  cada zona i: I, II, III,  (°C o K)[pic 28]

i: Temperatura promedio entre el gas y el sólido para  cada zona i: I, II, III, (°C o K)[pic 29]

De acuerdo al diagrama se estudiara cada zona:[pic 30]

Figura N°1. Temperatura vs longitud del secador

Para el estudio de cada zona se tendrá en cuenta las siguientes consideraciones:

1) En las zonas (I) y (III) no hay evaporación importante de agua desde el sólido. Toda el agua superficial se evapora en la zona II, es decir,  que la humedad del sólido y el aire en los puntos A y C (respectivamente) son las mismas que en los puntos I.  Dicho en otras palabras X2 = XA,  Y2 = Yc  (Ver figura anterior: Diagrama de la zonas del secador); lo mismo puede deducir para los puntos D, B y   X1 = XB ,   Y1 = YD .   En las zonas I y III sólo existe transferencia de calor y evaporación de la humedad ligada, respectivamente.

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