Quiz De Secado

OPERACIONES UNITARIAS I

QUIZ DE SECADO

LAURA XIMENA ROJAS SILVA

COD: 2073604

Profesor: CRISÓSTOMO BARAJAS FERREIRA

GRUPO: O2

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

BUCARAMANGA

2011

QUIZ DE SECADO

En las experiencias de secado efectuadas en condiciones constantes de secado sobre un material dispuesto en planchas de dimensiones 20 cm *30 cm *1cm, se han obtenido los siguientes datos:

t(min.) w(gr.) T(min.) W(gr.)

0 532 70 449

10 514 80 443

20 496 90 440

30 483 100 436

40 470 110 434

50 462 >=120 431

60 454

El peso del sólido seco es de 350g.

Construya la curva de velocidad de secado en las condiciones de experimentación, si el secado se efectúa por ambas caras.

Calcule las humedades críticas Xc y de equilibrio X*

SOLUCIÓN

Determinación de la curva de tiempo vs peso de la muestra.

Para realizar la curva de velocidad de secado es necesario conocer las variaciones de concentración de humedades con el tiempo, y mirar el comportamiento de esta, para luego construir la curva pedida. Por tanto es necesario de la siguiente ecuación:

X=(w_0-w)/s_s =(masa de la muestra-masa solido seco)/(masa solido seco)

t(min.) X (g humedad/ g solido seco) t(min.) X (g humedad/ g solido seco)

0 0.52 70 0.2829

10 0.4686 80 0.2657

20 0.4171 90 0.2571

30 0.3800 100 0.2457

40 0.3429 110 0.2400

50 0.3200 120 0.2314

60 0.2971

Ajuste de datos a la curva de tiempo vs humedad

Para ajustar los datos se debe conocer que esta curva se puede dividir en dos segmentos, el primero es donde la curva se comporta de manera lineal (periodo ante critico), y una zona que se comporta de manera polinómica (periodo postcritico).

PERIODO ANTECRITICO

PERIODO POSCRITICO

En el tiempo de 30 min, la pendiente de la curva cambio, por tanto se puede concluir que el valor del tiempo crítico es de 30 minutos, y la humedad crítica es de 0,38 g liquido/g solido seco.

Determinación de la curva del comportamiento del sólido

Si derivamos la curva de ajuste de datos de la primera sección (para 0 ≤ t ≤ 30), se tiene:

-dx/dt=-d/dt (-0,004t+0,517)=0,004

Para la curva de ajuste de datos de la segunda sección (para 30 ≤ t ≤ 120), se tiene:

-dx/dt=-d/dt (1〖EXP〗^(-05) t^2-0,003t+0,0456)=-2〖EXP〗^(-05) t+0,003

Reemplazando los respectivos de humedad, obtenemos:

X dX/dt X dX/dt

0.5200 0.0039 0.2829 0.0021

0.4686 0.0039 0.2657 0.0019

0.4171 0.0039 0.2571 0.0017

0.3800 0.0039 0.2457 0.0015

0.3429 0.0039 0.2400 0.0013

0.3200 0.0025 0.02314 0.0011

0.2971 0.0023

Determinación de la curva de la rapidez de secado.

Secado en condiciones constantes

Dimensiones de las planchas: 20cm*30cm*1cm área de secado= 600cm2 ambas caras área de secado=1200cm2 = 0.12m2

N=(s_s/A).(-dx/dt)

X N X N

0.5200 0.011375 0.2829 0.006125

0.4686 0.011375 0.2657 0.00554167

0.4171 0.011375 0.2571 0.00495833

0.3800 0.011375 0.2457 0.004375

0.3429 0.011375 0.2400 0.00379167

0.3200 0.00729167 0.02314 0.00320833

0.2971 0.00670833

Determinación de la curva tiempo vs (X-X*)/(Xc-X*)

t (min) (x-x*)/(xc-x*)

0 1,939597315

10 1,594439121

20 1,249280919

30 1

40 0,750719081

50 0,597315436

60 0,443911792

70 0,348034517

80 0,232981785

90 0,175455416

100 0,098753597

110 0,060402685

120 0,002876315

Cálculo de la Humedad de Equilibrio

Del polinomio de ajuste se determina que para un tiempo mayor o igual a 120 minutos la humedad en equilibrio es 0.231 (g de humedad/ g seco).

SS (Gramos) 350

Dimensiones del sólido (cm) 20*30*1

Área del solido (cm^2) 600

tc 30

Xc 0,38

X* 0,231

En un secadero de laboratorio se han efectuado experiencias de secado, empleando aire a 60°C, con una temperatura húmeda de 45°C ; sobre las planchas de cartón de dimensiones 20*25*5 cm, obteniéndose los datos indicados en la tabla adjunta. Posteriormente la muestra se seca totalmente a T mas elevada y su peso finalmente se reduce a 115 grs. Calcule:

t(min) w(gr) t(min) w(gr)

0 394 74 284

5 387 83 270

10 379 90 262

15 371 99 251

20 363 108 242

25 355 120 232

30 347 131 222

40 331 146 211

51 316 160 202

58 306 180 195

65 296 200 189

220 185

250 185

Velocidad de secado en el periodo antecrítico.

Humedad critica Xc.

Humedad libre en el punto crítico Xc - X*.

Humedad de equilibrio.

SOLUCIÓN:

Determinación de la curva de tiempo vs peso de la muestra.

La ecuación que describe la trayectoria de la gráfica Peso de la muestra Vs Tiempo se presenta a continuación:

y=2×〖10〗^(-0,8) t^3+3×〖10〗^(-0,5) t^2-0,015t+2,449

Determinación de la curva de tiempo vs humedad.

t (min) X(g de humedad/ g seco) t (min) X(g de humedad/ g seco)

0 2,426086957 83 1,347826087

5 2,365217391 90 1,27826087

10 2,295652174 99 1,182608696

15 2,226086957 108 1,104347826

20 2,156521739 120 1,017391304

25 2,086956522 131 0,930434783

30 2,017391304 146 0,834782609

40 1,87826087 160 0,756521739

51 1,747826087 180 0,695652174

58 1,660869565 200 0,643478261

65 1,573913043 220 0,608695652

74 1,469565217 250 0,608695652

Para ajustar los datos se debe conocer que esta curva se puede dividir en dos segmentos, el primero es donde la curva

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