¡Descarga Conceptos básicos de secado en la industria y más Apuntes en PDF de Ingeniería Química solo en Docsity!
Velázquez Martínez José Andrés
Tema: Secado
Palabras clave junto con ecuaciones para calcular
1.- Curvas de velocidad de secado para condiciones de secado constante. Se dice que la humedad en un tiempo determinado se calcula como el peso del sólido menos el peso del sólido seco entre el peso del sólido seco. Xt = W −W (^) s W (^) s Kg total de agua Kgtotal de sólido seco Donde: W= Peso total del sólido húmedo Ws= Peso del sólido seco Xt= Humedad en un tiempo determinado 2.- Humedad libre Se dice que es la humedad en un tiempo determinado menos la humedad en equilibrio, y su ecuación es esta: X =Xt −X ¿ Donde: X= Humedad libre X= Contenido de humedad en equilibrio Velocidad de secado Se entiende que es la velocidad a la cual pierde agua un sólido y se calcula de esta manera: R= −Ls A dX dt Donde: R= Velocidad de secado en Kg H2O/hm Ls= Kg del sólido utilizado
A= Área superficial expuesta al secado en m Otro método para calcular la velocidad de secado es calcular primero la pérdida de peso para un determinado tiempo. R= −Ls A
∆ X
∆ t
Métodos de curvas experimentales de secado
Se lleva a cabo el secado para un sólido con humedad X1 con un tiempo t1 hasta una humedad X2 en un tiempo t2 mediante curvas de secado obtenidas a partir de datos experimentales o también se pueden obtener a partir de coeficientes de transferencia de masa y de transferencia de calor.
Tiempo de secado a partir de curvas
En lugar de utilizar la curva de secado, se puede usa la curva de velocidad de secado. Si el secado se clasifica dentro del periodo de velocidad constante t= Ls A Rc
( X 2 −X 1 )
Donde: X1 = Humedad 1 X2 = Humedad 2 Rc= Periodo de velocidad constante A= Área
Ecuaciones para predecir el secado de velocidad constante
Velocidad de transferencia convectiva
q=h ( T −T W ) A
Donde: h =coeficiente de transferencia de calor en W /m2 • K (btu/h. pie2 • °P) A = es el área de secado expuesta en m2 (ft2). T=Temperatura del sólido Tw= Temperatura de bulbo húmedo Ecuación de flujo específico de vapor de agua desde la superficie N (^) A =k (^) y( yw− y )
R=
−Ls A dX dt
Cuando R es una función lineal de X en el periodo de velocidad
decreciente.
R=aX
a=Cte
dX dt
−aA Ls
X
Difusión líquida de la humedad en el secado
Cuando la difusión líquida de la humedad controla la velocidad de secado en el periodo de velocidad decreciente ∂ X ∂ t
=DL
2 X ∂ x 2 X Xl
π 2 e −D (^) L t (^) ( π 2 xI ) 2 DL es el coeficiente de difusión líquida en m2/h y x es la distancia en el sólido en m. si el mecanismo de difusión empieza en X = Xc entonces Xl = Xc- Diferenciando la ecuación con respecto al tiempo y reordenando dX dt
−π 2 DL X 4 x (^) I 2 R= −Ls A dX dt
π 2 DL Ls 4 xI 2 A
X
Las ecuaciones indican que, cuando la difusión interna es el efecto que controla durante tiempos prolongados, la velocidad de secado es directamente proporcional a la humedad libre X y a la difusividad líquida, y que la velocidad de secado es inversamente proporcional al cuadrado del espesor.
Movimiento capilar de la humedad durante' el secado
Cuando la velocidad R varía linealmente con X, como se estableció con anterioridad. R=RC
X
XC
t=
LS XC
A RC
ln
XC
X 2 )
t= x 1 ρS λW XC RC ln
XC
X
t= x 1 ρS λW XC h (T −TW ) ln
XC
X
Las ecuaciones indican que cuando el flujo capilar es el factor que controla durante el periodo de velocidad decreciente, la velocidad de secado es inversamente proporcional al espesor. El tiempo de secado entre límites fijos de humedad varía directamente con el espesor y depende de la velocidad, la temperatura y la humedad del gas.
Secado por circulación cruzada en lechos empacados
El secado será de humedad sin combinar en los sólidos granulares húmedos. Se considera un lecho de área de sección transversal uniforme A m2, por el cual penetra un flujo de gas G kg gas seco/h * m2 sección transversal, con una humedad de H. R=G( H 2 −H 1 ) La ecuación aproximada para el periodo de velocidad decreciente se obtiene de manera similar: t= ρS λW x 1 X (^) C ( X 1 − XC) GCS (T 1 −T (^) W )( 1 −e ha x 1 G CS )
DP=(DC h+ 0.5 Dc 2 ) 1 / 2
Secado en bandejas con condiciones variables de aire
Deben llevarse a cabo balances de calor y de materia similares a los de la circulación cruzada, para determinar la temperatura y la humedad del gas de salida. dq=G cS ( 1 xb ) dT t= ρS λW x 1 XC ln (X 1 / XC ) GCS b( T 1 −T (^) W )( 1 −e −h LS / G CS )
