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Universidad Veracruzana
Facultad de Ciencias Químicas
Problemario de Secado
Experiencia Educativa: Operaciones de Transferencia de Masa 3 (Humidificación y
Secado)
Docente: Mtro. Jonathan de Jesús Ruiz Martínez
Nombre del alumno: Francisco Javier Fabian Bernal Calificación:
- Para determinar la factibilidad de secar cierto producto alimenticio, se obtuvieron datos
de secado con un secador de bandejas y flujo de aire sobre la superficie superior
expuesta, con área de 0.186 m
2
. El peso de la muestra totalmente seca fue de 3.765 kg
de sólido seco, mientras que la muestra húmeda en equilibrio pesó 3.955 kg. En el ensayo
de secado se obtuvieron los siguientes pesos de las muestras en función del tiempo.
Tiempo (h) Peso (kg) Tiempo (h) Peso (kg)
a) Construya una gráfica de humedad como función del tiempo y determine el valor de la
humedad de equilibrio.
para la construcción de grafica calculamos la humedad libre a partir de la humedad total y
los datos presentados por el problema y el tiempo
Para determinar el valor de la humedad de equilibrio me base en que el peso del solido de
la muestra solida humedad en equilibrio como si se tratara de la humedad total y para el
peso de la muestra totalmente seca como la humedad libre tal que:
𝑇
∗
∗
𝑇
∗
∗
c) Calcule el tiempo necesario para secar la muestra desde 0.20 kg/kg hasta 0.04 kg/kg.
Utilice el método de integración gráfica.
Para calcular un tiempo necesario aproximado para secar nuestra muestra hasta la humedad
deseada me ayude del método grafico de los trapecios para integración numérica con el que
obtuve un valor para dx/R=0.2040 como se muestra en la tabla siguiente al igual que en su
respectivo grafico
Por lo tanto, el tiempo de secado necesarios será:
𝑆
𝑥
1
𝑥
2
2
2
- Una muestra de sólido contiene una humedad de 0.0698 kg/kg y se desea secar hasta
0.0049 kg/kg (ambos valores están expresados en base húmeda). Para cumplir con el
secado, se alimenta el sólido a un secadero continuo a contracorriente que está
perfectamente aislado. El flujo de alimentación del sólido es 10.75 kg/min e ingresa a
298 K, mientras que abandona el secador a 343 K. Por otra parte, la corriente de aire
ingresa a 373 K con humedad 0.01 kg/kg y sale a 318 K. Determine el flujo de aire
necesario para realizar la operación. Considere que la capacidad calorífica de la muestra
sólida es 0.35 kcal/kg K.
datos
𝑠
𝑃
𝑠
𝑃
𝐴
1
2
𝑆
1
𝑆
2
𝐺 2
2
𝐺
1
Balance de materia
2
𝑆
1
1
𝑆
2
𝟏
Se plantea un balance de energía con el fin de conocer la corriente del gas, pero al no
conocer su humedad en el punto 1 se convierte en una expresión que no se puede
resolver de manera directa por lo que se procede con el cálculo de las entalpias para
proponer un balance de energía y así generar una nueva ecuación y así igual el número
Secador
continuo
T G
, H 1
L S
, T S
,
X 1
T S 2
, X 2
G, T G
, H 2
Ahora que ya conocemos 3 de las 4 entalpias y la cuarta está dada en función de H
podemos plantear el balance de energía
𝑮
𝟐
𝑺
𝑺
𝟏
𝑮
𝟏
𝑺
𝑺
𝟐
1
1
1
1
1
𝟏
Sustituyendo la ecuación 2 en la ecuación 1 tenemos:
𝟏
×
por lo tanto, H1 equivale a:
1
1
1
1
1
1
- Un alimento de interés de una fábrica de pasta se produce en forma de pequeñas esferas
de 7.5 mm de radio con humedad de 0.6 kg/kg (base húmeda), mientras que su humedad
de equilibrio es 0.0099 kg/kg en base húmeda, también. Se desea reducir el contenido de
humedad presente en el producto hasta 200 g de agua por cada kilogramo de sólido seco,
para ello se coloca sobre una malla en el interior de un secador, originando una columna
con 50 mm y densidad de 560 kg/m3. Las partículas sólidas poseen una densidad de
1400 kg/m3. En el interior del lecho empacado fluye una corriente de aire a 120°C y 0.
m/s, con humedad de 0.05 kg/kg. Si la humedad crítica del producto es 500 g de agua
por cada kilogramo de sólido seco, prediga el tiempo total de secado.
- Se desea secar un material que se alimenta a velocidad de 700 lb de sólido seco por cada
hora desde un contenido de humedad libre de 0.4133 lb de agua/lb de sólido seco hasta
0.0374 lb de agua/lb de sólido seco, en un secador de túnel operando con un régimen
continuo a contracorriente. El flujo de aire entra a 13280 lb aire seco/h y 203 °F con
humedad de 0.0562 lb/lb. El material entra a una temperatura de bulbo húmedo de 119
°F que permanece esencialmente constante en el secador. La humedad de saturación 119 °F,
con base en la gráfica de humedad, es 0.0786 lb/lb. El área superficial disponible para el secado
es 0.30 ft
2
/libra de sólido seco. Se efectúa un experimento con un lote pequeño usando
condiciones de secado y velocidad del aire constantes, y una temperatura del sólido
aproximadamente igual a la del secador continuo. El contenido crítico de humedad de equilibrio
es 0.0959 libra de
agua/libra de sólido seco, y el valor experimental de k y
M B
es 30.15 libra de
aire/h ft
2
. La velocidad de secado es directamente proporcional a X durante el periodo de
velocidad decreciente. Calcule los tiempos de secado en la zona de velocidad constante y en la
zona de velocidad decreciente para el secador continuo.
Datos
𝐿
𝑆
= 700
𝑙𝑏
ℎ
𝑋
1
= 0. 4133
𝑋
2
= 0. 0374
𝐺 = 13280
𝑙𝑏
ℎ
𝑇
𝐺
2
= 203℉ → 𝐻
2
= 0. 0562
𝑇
𝑤
= 119℉ → 𝐻
𝑤
= 0. 786
𝐴
𝐿
𝑠
= 0. 3
𝑓𝑡
2
𝑙𝑏
𝑋
𝑐
= 0. 0959
𝑘
𝑦
𝑀
𝐵
= 30. 15
𝑙𝑏
ℎ𝑓𝑡
2
c
Calculamos Hc debido a que nuestra formula de tiempo constante necesita de ese dato:
𝑐
𝑠
𝑐
2
2
𝑐
𝐶
Planteamos un balance de masa y despejamos H1 para obtener la humedad de salida del
aire de secado
2
𝑆
1
1
𝑆
2
1
2
𝑠
1
2
1
2
𝑠
1
2
1
1
ahora calculas el tiempo de secado para el periodo de velocidad constante
𝑦
𝐵
) ln (
𝑤
𝑐
𝑤
𝑐
𝑠
2
𝑆
2
2
2
) ln (
Ahora se calcula el tiempo de secado para el periodo de velocidad decreciente
𝑐
𝑦
𝐵
𝑤
2
𝑠
2
) ln (
𝑐
𝑤
2
2
𝑤
𝑐
𝑡
= (
13280
𝑙𝑏
ℎ
( 700
𝑙𝑏
ℎ
) ( 0. 30
𝑓𝑡
2
𝑙𝑏
)
) (
0959
15
𝑙𝑏
𝑓𝑡
2
ℎ
)
(
1
( 0. 786 − 0. 0374 ) ( 13280
𝑙𝑏
ℎ
)
700
𝑙𝑏
ℎ
)
ln (
0959 ( 0. 0786 − 0. 0562 )
0374
(
- 0786 − 0. 0593
)
)
