Cálculo del coeficiente de transferencia de masa en una torre de enfriamiento a circulación forzada

• Autores: López Musi, Juan Carlos
• Año de publicación: 1959
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Bados, José María
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El enfriamiento en cualquier tipo de torre se obtiene, por fenómenos de naturaleza termodinámica, bién conocidos y estudiados; transmisión de calor del agua al aire y evaporación parcial del agua. En el año 1925 F.Merkel, desarrolló sobre estas consideraciones la ecuación básica diferencial de las torres de enfriamiento, que hoy forman la base de la ejecución de las mismas. L.dtw = K (i“ - i) a.dV en donde:i“ = Entalpía del aire saturado en contacto con el agua a la temperatura de ésta.i =-Entalpía de la masa de aire a su temperatura Kichtenstein en base a los estudios de Merkel llega a una expresión: (ver ecuación en la tesis) La parte izquierda contiene las condisiones termodinámicas para el proceso de enfriamiento, la parte derecha es la llamada característica de la torre. En este trabajo se adoptó para determinar, la característica de la torre, (K.a) y K la resolución propuesta por Boelter y Hori, es decir con los datos de bulbo seco y húmedoa la entrada y salida de la torre y temperaturas del agua en los mismos puntos se obtuvieron en el diagrama psicrométrico los valores de las humedades absolutas y así calculamos (K.aV)/L, de la siguiente manera. (Ver ecuación en la tesis)en donde K es el coeficiente de transferencia de masa , a es ela superficie de contacto aire-agua por unidad de volumen V de la torre ,L es el caudal de agua, G el caudal de aire y X1, X2 las humedades absolutas del aire a la salida y entrada de la torre respectivamente. Desafortunadamente no existe todavía una teoría que permita calcular K.a o K con el diseño solamente. Para calcular K , coeficiente de transferencia de masa, en el presente trabajo, asignamos a a el valor de la superficie de las tablas (m2), suponiendo que es el valor más aproximado a el verdadero. K.a se obtiene del dato experimental de la característica de la torre. Las variables que inciden sobre K.a son numerosas. Para un caudal dado de aire, el coeficiente de transferencia de masa, depende del tipo de superficie provista en la torre, que en este caso se considera una combinación de películas y gotas. Los datos obtenidos de K no se pueden comparar por ahora, ya que no existen valores con este mismo tipo de torre, en idénticas condiciones de trabajo. Como los valores de K son aparentes, se hizo necesario aplicar la teoría de los errores, para poder tener así el valor más profiable. Se utilizó un método analítico , porque el método gráfico no es aconsejable para tan pocas determinaciones. En realidad , nunca se acostumbra a determinar solamente el coeficiente de transferencia de masa, sino el producto de K.a , que los ingleses denominan coeficiente de transferencia de volumen. Las determinaciones prácticas se realizaron en una torre de enfriamiento de tiro inducido ubicada en la fabrica ATANOR S.A. (Munro) (F.C.N.G.M.B). Las modificaciones que se hicieron en la torre permitieron mejorar la exactitud de los valores, tales como controles de temperatura, en la velociddd del aire y en el control del caudal. De todas las obsrvacioneS hechas , fueron desechadas aquellas cuyo caudal no se mantenía constante(agua), al efectuar las lecturas por duplicado. De todos los caudales elegidos, 5000, 6000, 7000, 8000 y 9000 litros/hs. el más dificil de obtener fué el de 9000 litros/hora, debido a razones de uso en la fábrica. Los gráficos obtenidos con los datos experimentales, dan una idea general del trabajo realizado, que permite llegar a las siguientes conclusiones: a).- Los valores del coeficiente de transferencia de masa en función del caudal de agua horario, resulta ser una función lineal creciente, similar a la experiencia realizada en la Universidad de California con una torre de tipo forzado. b).- La curva obtenida con los valores de las caracteristicas disponible en función del caudal de agua horario, demuestra lo previsto en la teoria, ya que al aumentar el caudal disminuye la caracteristica. c).- En las planillas de cálculo puede observarse que la discrepancia porcentual entre GΔi y LΔtw apenas es superior al 10%. En cuanto al grado de enfriamiento, vemos que al aumentar el caudal, disminuye dicho grado.
Fil: López Musi, Juan Carlos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.