Practica Del Secador Rotatorio 585s3y
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Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Laboratorio de Procesos de Separación Por Membranas y lo que Involucran Una Fase Sólida. Reporte de la práctica “Secador Rotatorio” Profesora: Nora Argelia Tafoya Medina Grupo: 3IM91 Turno: Matutino Equipo: 1 Alumno: Barat Sánchez Irving
OBJETIVO
En esta práctica se determinará en forma teórica y experimental el tiempo de residencia en un secador rotatorio operado en flujo paralelo, así como la eficiencia de secado y el costo por kilogramo de producto. La operación de secado se efectúa con grava húmeda en o directo con el medio secante (aire calentado a fuego directo). Se determina el contenido de humedad y las temperaturas de bulbo seco y húmedo del medio ambiente y de la corriente secante (a la salida del secador, también se calculan la cantidad de agua evaporada, el volumen de los gases de secado y el calor suministrado por el gas usado.
Materiales granulares o sueltos. -Secadores rotatorios -Turbo secadores -Secadores de transportador -Combinación de secadores filtro.
Marco teórico. El uso de este equipo constituye uno de los procesos más utilizados para el secado de una amplia gama de materiales a nivel industrial, esto porque es un método rápido y de bajo costo unitario cuando se trata de grandes cantidades de material.
En el secador rotatorio, el flujo de aire puede ser tanto en paralelo como a contracorriente, el material húmedo está en continuo movimiento gracias a la rotación del secador, dejándolo caer a través de una corriente de aire caliente que circula a lo largo del tambor del secador.
Estos equipos son muy adecuados para el secado de productos granulares, la acción de volcado es beneficiosa, ya que se forma una cortina de arena expuesta perpendicularen o directo con el aire caliente, con lo cual se facilita la salida de la humedad desde el interior de las partículas.
Este tipo de secadores se pueden diseñar para tiempos de secado desde unos pocos cientos de kilogramos por hora hasta alcanzar las 200 t/h.
En la industria química su mayor uso es el secado de sales fertilizantes, como el sulfato nitrato y fosfato de amonio, sales potásicas y fertilizantes, Arenas, cemento, azúcar etc.
Datos Experimentales. Peso Tezontle
Húmedo 4 Kg
Temperatura operación 85 °C Temperat ura Bulbo Seco
130
°C Bulbo Ambiente
Tezontle Seco 3.6 Kg
Temperatura 40 °C
Piedra Bulbo Húmedo Tw Seca Ambient e Equipo 24 15 38 110
Primera piedra: 5 minutos 42 segundos 1 minuto= 2 y media vueltas Diámetro de piedra: 1.5cm
Secuencia de Cálculos.
0.23∗L β∗L∗G − 0.9 F S∗N ∗D
θ=
kg aire seco h∗m2 ¿ −¿
( 0.04082 )∗(0.1877 m)∗1859.81 θ=
0.23∗(.1877 m) m (0.085 ∗2.5 r . p . m0.9∗.032 m) m
145.83
kg h∗m 2
θ=0.598 min D P ¿−0.5 β=5∗¿ 15000 μm ¿−0.5=0.04082 β=5∗¿
Ps ) ( 1829 )∗( 585−Ps
Y s=
Y sa =
Y=
49.744 mmHg Kg agua =0.03757 ( 1829 )∗( 585−49.744 ) mmHg Kg aire seco
P ) ( 1829 )∗( 585−P
Y '=
12.789 mmHg Kg agua =0.01387 ( 1829 )∗( 585−12.789 ) mmHg Kg aire seco
Y R=
P ∗100 Ps
Y R=
Y=
12.789 ∗100=25.71 49.744
Ys∗λs−0.24∗(t−ts) λs +0.45∗(t−ts) 0.01387
Y 1=
0.05757 Y 2=
Kg agua Kcal ∗589.939 @15° C −0.24∗( 24−15 ) ° C Kg aire seco Kg =0.01013 Kcal 589.939@15 ° C +0.45∗( 24−15 ) ° C Kg Kg agua Kcal ∗576.363 @38 ° C −0.24∗(130−38 ) °C Kg aire seco Kg =0.01797 Kcal 576.363 @38 ° C + 0.45∗( 130−38 ) ° C Kg
W 1=
Mi ( 60) θ0
W 1=
4 Kg Kg ( 60 ) =7.2727 33 min h
W 2=
Ms (60) θ0
W 2=
3.6 Kg Kg ( 60 ) =6.5454 33 min h
We=Wi−Ws=7.2727−6.5454=0.7273
Kg h
Kg We h Kg aire seco W 2=W 1=Wa= = =92.76 Y 2−Y 1 0.01797−0.01013 h 0.7273
0.252 m 2 ¿ 4 ¿ π∗¿ Kg aire seco 92.76 W2 h G= = ¿ A
Kg 7.2727 Wi h Kg F= = =145.83 2 2 A 0.04987 m h∗m
( 291 + Y182 )∗( R∗TP 2 )∗W 2
V 2=
(
V 2=
1 + 29
0.01797
3
)(
(
141.3568 m3 aire de salida V 2= h
Balance de Calor.
g ( 50 )∗( 17 )∗( 60 )∗(1.83 ) L ( 17 ) ( 60 ) ρ ( g) ( g) L Kg W g= = =0.933 1000 1000 h
(
)
Kg agua m ∗atm 0.082 ∗( 130+273.15 ) Kg aire seco Kgmol aire∗K Kg aire ∗ ∗92.76 18 h 1 atm 585 mmHg∗ 760 mmHg
Qg =( W g ) ( P . C . )= 0.933
Kg Kcal Kcal ∗ 12155.2 =11340.82 h Kg hr
)(
)
)
Calor absorbido por la grava
Kg Kcal Kcal ∗ 1.5794 ∗( 130−110 ) °C=206.75 h h∗° C h
(
)(
Qs=W s∗C ps∗( tf −ti )= 6.5454
)
Calor absorbido por el gas de secado
(
Qa=( Wa ) ( C pa ) ( t 2−ta )= 92.76
Kg aire Kcal Kcal ∗ 0.24187 ∗( 130−24 )=2378.20 h Kg∗° C h
)(
)
Calor absorbido por el agua evaporada
(
Qw =We∗( Hv−Ha )= 0.7273
Kg Kcal Kcal ∗( 519.6@130 ° C −15 ) =367 h Kg h
)
Eficiencia térmica
nt=
Qa+Qs+Qw ( 100 )= Qg
(206.75+2378.20+367)
Kcal h
Kcal 11340.82 h
∗(100 )=26
Eficiencia de secado.
ns=
Qw ( 100 ) = Qs+ Qa+Qw
367
Kcal h
Kcal (206.75+2378.20+367) h
∗( 100 )=12.43
E C¿ ( Wg ) ( Cg ) +(KW )¿ 1 Cs= ¿ Wa
Cs=
1 Kgaire 92.76 h
[(
0.933
)]
Kg $ $ 7.64 + ( 1.5 HP ) 0.055 =0.07714 $ / Kg h L HP
)(
)
(
Diagrama del Equipo.
Tabla de Resultados. Valor
Unidades
θ
0.598
β
0.04082
Ys
0.03757
Kg agua/Kg aire seco
Y
0.01387
Kg agua/Kg aire seco
YR
25.71
Y1
Y2
Min
%
0.01013 0.01797
Kg agua/Kg aire seco
W1
7.2727
Kg/h
W2
6.5454
Kg/h
We
0.7273
Kg/h
92.76
Wa G
1859.81
F
145.83
Kg aire seco/h Kg aire seco/h*m^2 Kg/h* m^2
V2
141.3568
Wg
0.933
Qg
11340.82
Kcal/hr
Qs
206.75
Kcal/hr
Qa
2378.20
Kcal/hr
Qw
367
Kcal/hr
nt
26
%
ns
12.43
%
Cs
.07747
m^3 aire de salida/h Kg/h
$/Kg
Conclusión.
La operación fue en flujo paralelo donde el tiempo de residencia fue de 0.598 minutos, la primera piedra tardo en salir 5minutos con 42 segundos, la velocidad de alimentación durante el proceso fue continua por lo que el tiempo de residencia aumentó se debe al tamaño de la partícula y la posible obstrucción que tenían unas piedras sobre otras.
La grava se humedece en una cubeta con agua durante 1 día al inicio su peso fue de 4 Kg y al terminar el proceso de secado su peso fue de 3.6 Kg además de que perdió ese color carmín que caracterizaba a la piedra (Tezontle) y paso a un color rojo degradado por lo que indica un buen proceso de secado.
La eficiencia térmica fue del 26% por lo que se absorbió una cuarta parte del calor suministrado, esto debido a que la llama se apagó por unos 10 minutos.
La mejora que se le podría poner al equipo es la forma en la que se introduce la grava, para que sea continuo y sin que se caigan piedras se podría colocar una especie de embudo (no se atoraría o habría acumulación de piedras si la salida del embudo es más grande que el tamaño de partícula y se sigue manteniendo la alimentación lenta pero constante).
Barat Sánchez Irving.
OBJETIVO
En esta práctica se determinará en forma teórica y experimental el tiempo de residencia en un secador rotatorio operado en flujo paralelo, así como la eficiencia de secado y el costo por kilogramo de producto. La operación de secado se efectúa con grava húmeda en o directo con el medio secante (aire calentado a fuego directo). Se determina el contenido de humedad y las temperaturas de bulbo seco y húmedo del medio ambiente y de la corriente secante (a la salida del secador, también se calculan la cantidad de agua evaporada, el volumen de los gases de secado y el calor suministrado por el gas usado.
Materiales granulares o sueltos. -Secadores rotatorios -Turbo secadores -Secadores de transportador -Combinación de secadores filtro.
Marco teórico. El uso de este equipo constituye uno de los procesos más utilizados para el secado de una amplia gama de materiales a nivel industrial, esto porque es un método rápido y de bajo costo unitario cuando se trata de grandes cantidades de material.
En el secador rotatorio, el flujo de aire puede ser tanto en paralelo como a contracorriente, el material húmedo está en continuo movimiento gracias a la rotación del secador, dejándolo caer a través de una corriente de aire caliente que circula a lo largo del tambor del secador.
Estos equipos son muy adecuados para el secado de productos granulares, la acción de volcado es beneficiosa, ya que se forma una cortina de arena expuesta perpendicularen o directo con el aire caliente, con lo cual se facilita la salida de la humedad desde el interior de las partículas.
Este tipo de secadores se pueden diseñar para tiempos de secado desde unos pocos cientos de kilogramos por hora hasta alcanzar las 200 t/h.
En la industria química su mayor uso es el secado de sales fertilizantes, como el sulfato nitrato y fosfato de amonio, sales potásicas y fertilizantes, Arenas, cemento, azúcar etc.
Datos Experimentales. Peso Tezontle
Húmedo 4 Kg
Temperatura operación 85 °C Temperat ura Bulbo Seco
130
°C Bulbo Ambiente
Tezontle Seco 3.6 Kg
Temperatura 40 °C
Piedra Bulbo Húmedo Tw Seca Ambient e Equipo 24 15 38 110
Primera piedra: 5 minutos 42 segundos 1 minuto= 2 y media vueltas Diámetro de piedra: 1.5cm
Secuencia de Cálculos.
0.23∗L β∗L∗G − 0.9 F S∗N ∗D
θ=
kg aire seco h∗m2 ¿ −¿
( 0.04082 )∗(0.1877 m)∗1859.81 θ=
0.23∗(.1877 m) m (0.085 ∗2.5 r . p . m0.9∗.032 m) m
145.83
kg h∗m 2
θ=0.598 min D P ¿−0.5 β=5∗¿ 15000 μm ¿−0.5=0.04082 β=5∗¿
Ps ) ( 1829 )∗( 585−Ps
Y s=
Y sa =
Y=
49.744 mmHg Kg agua =0.03757 ( 1829 )∗( 585−49.744 ) mmHg Kg aire seco
P ) ( 1829 )∗( 585−P
Y '=
12.789 mmHg Kg agua =0.01387 ( 1829 )∗( 585−12.789 ) mmHg Kg aire seco
Y R=
P ∗100 Ps
Y R=
Y=
12.789 ∗100=25.71 49.744
Ys∗λs−0.24∗(t−ts) λs +0.45∗(t−ts) 0.01387
Y 1=
0.05757 Y 2=
Kg agua Kcal ∗589.939 @15° C −0.24∗( 24−15 ) ° C Kg aire seco Kg =0.01013 Kcal 589.939@15 ° C +0.45∗( 24−15 ) ° C Kg Kg agua Kcal ∗576.363 @38 ° C −0.24∗(130−38 ) °C Kg aire seco Kg =0.01797 Kcal 576.363 @38 ° C + 0.45∗( 130−38 ) ° C Kg
W 1=
Mi ( 60) θ0
W 1=
4 Kg Kg ( 60 ) =7.2727 33 min h
W 2=
Ms (60) θ0
W 2=
3.6 Kg Kg ( 60 ) =6.5454 33 min h
We=Wi−Ws=7.2727−6.5454=0.7273
Kg h
Kg We h Kg aire seco W 2=W 1=Wa= = =92.76 Y 2−Y 1 0.01797−0.01013 h 0.7273
0.252 m 2 ¿ 4 ¿ π∗¿ Kg aire seco 92.76 W2 h G= = ¿ A
Kg 7.2727 Wi h Kg F= = =145.83 2 2 A 0.04987 m h∗m
( 291 + Y182 )∗( R∗TP 2 )∗W 2
V 2=
(
V 2=
1 + 29
0.01797
3
)(
(
141.3568 m3 aire de salida V 2= h
Balance de Calor.
g ( 50 )∗( 17 )∗( 60 )∗(1.83 ) L ( 17 ) ( 60 ) ρ ( g) ( g) L Kg W g= = =0.933 1000 1000 h
(
)
Kg agua m ∗atm 0.082 ∗( 130+273.15 ) Kg aire seco Kgmol aire∗K Kg aire ∗ ∗92.76 18 h 1 atm 585 mmHg∗ 760 mmHg
Qg =( W g ) ( P . C . )= 0.933
Kg Kcal Kcal ∗ 12155.2 =11340.82 h Kg hr
)(
)
)
Calor absorbido por la grava
Kg Kcal Kcal ∗ 1.5794 ∗( 130−110 ) °C=206.75 h h∗° C h
(
)(
Qs=W s∗C ps∗( tf −ti )= 6.5454
)
Calor absorbido por el gas de secado
(
Qa=( Wa ) ( C pa ) ( t 2−ta )= 92.76
Kg aire Kcal Kcal ∗ 0.24187 ∗( 130−24 )=2378.20 h Kg∗° C h
)(
)
Calor absorbido por el agua evaporada
(
Qw =We∗( Hv−Ha )= 0.7273
Kg Kcal Kcal ∗( 519.6@130 ° C −15 ) =367 h Kg h
)
Eficiencia térmica
nt=
Qa+Qs+Qw ( 100 )= Qg
(206.75+2378.20+367)
Kcal h
Kcal 11340.82 h
∗(100 )=26
Eficiencia de secado.
ns=
Qw ( 100 ) = Qs+ Qa+Qw
367
Kcal h
Kcal (206.75+2378.20+367) h
∗( 100 )=12.43
E C¿ ( Wg ) ( Cg ) +(KW )¿ 1 Cs= ¿ Wa
Cs=
1 Kgaire 92.76 h
[(
0.933
)]
Kg $ $ 7.64 + ( 1.5 HP ) 0.055 =0.07714 $ / Kg h L HP
)(
)
(
Diagrama del Equipo.
Tabla de Resultados. Valor
Unidades
θ
0.598
β
0.04082
Ys
0.03757
Kg agua/Kg aire seco
Y
0.01387
Kg agua/Kg aire seco
YR
25.71
Y1
Y2
Min
%
0.01013 0.01797
Kg agua/Kg aire seco
W1
7.2727
Kg/h
W2
6.5454
Kg/h
We
0.7273
Kg/h
92.76
Wa G
1859.81
F
145.83
Kg aire seco/h Kg aire seco/h*m^2 Kg/h* m^2
V2
141.3568
Wg
0.933
Qg
11340.82
Kcal/hr
Qs
206.75
Kcal/hr
Qa
2378.20
Kcal/hr
Qw
367
Kcal/hr
nt
26
%
ns
12.43
%
Cs
.07747
m^3 aire de salida/h Kg/h
$/Kg
Conclusión.
La operación fue en flujo paralelo donde el tiempo de residencia fue de 0.598 minutos, la primera piedra tardo en salir 5minutos con 42 segundos, la velocidad de alimentación durante el proceso fue continua por lo que el tiempo de residencia aumentó se debe al tamaño de la partícula y la posible obstrucción que tenían unas piedras sobre otras.
La grava se humedece en una cubeta con agua durante 1 día al inicio su peso fue de 4 Kg y al terminar el proceso de secado su peso fue de 3.6 Kg además de que perdió ese color carmín que caracterizaba a la piedra (Tezontle) y paso a un color rojo degradado por lo que indica un buen proceso de secado.
La eficiencia térmica fue del 26% por lo que se absorbió una cuarta parte del calor suministrado, esto debido a que la llama se apagó por unos 10 minutos.
La mejora que se le podría poner al equipo es la forma en la que se introduce la grava, para que sea continuo y sin que se caigan piedras se podría colocar una especie de embudo (no se atoraría o habría acumulación de piedras si la salida del embudo es más grande que el tamaño de partícula y se sigue manteniendo la alimentación lenta pero constante).
Barat Sánchez Irving.
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