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 contacto 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 contacto 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 Tezontle Seco

4 Kg 3.6 Kg

Temperatura operación Temperatura85 °C 40 °C

Temperatura °C Bulbo Seco Bulbo Ambiente Bulbo Húmedo Tw Piedra Seca Ambiente Equipo

130 24 15 38 110

Primera piedra: 5 minutos 42 segundos

1 minuto= 2 y media vueltas

Diámetro de piedra: 1.5cm

Secuencia de Cálculos.

θ= 0.23∗LS∗N0.9∗D

−β∗L∗GF

θ=0.23∗(.1877m)

(0.085 mm

∗2.5 r . p .m0.9∗.032m)−(0.04082 )∗(0.1877m)∗1859.81 kgaire seco

h∗m2¿ ¿

145.83kgh∗m2

θ=0.598min

β=5∗¿

β=5∗¿

Y s=( 1829 )∗( Ps585−Ps

)

Y sa=( 1829 )∗( 49.744mmHg585−49.744mmHg )=0.03757 Kgagua

Kgaireseco

Y=( 1829 )∗( P585−P

)

Y '=( 1829 )∗( 12.789mmHg585−12.789mmHg )=0.01387 Kgagua

Kgaire seco

Y R=PPs

∗100

Y R=12.78949.744

∗100=25.71%

Y=Ys∗λs−0.24∗(t−ts)λs+0.45∗( t−ts)

Y 1=0.01387

KgaguaKgaire seco

∗589.939@15°CKcalKg

−0.24∗(24−15 )° C

589.939@15° CKcalKg

+0.45∗(24−15 ) °C=0.01013

Y 2=0.05757

KgaguaKgaire seco

∗576.363@38°CKcalKg

−0.24∗(130−38 ) °C

576.363@38 °CKcalKg

+0.45∗(130−38 )° C=0.01797

W 1=Miθ0

(60)

W 1= 4Kg33min

(60 )=7.2727 Kgh

W 2=Msθ0

(60)

W 2=3.6Kg33min

(60 )=6.5454 Kgh

We=Wi−Ws=7.2727−6.5454=0.7273 Kgh

W 2=W 1=Wa=We

Y 2−Y 1=

0.7273Kgh

0.01797−0.01013=92.76

Kgaire secoh

G=W 2A

=92.76

Kgaire secoh

π∗¿¿

F=WiA

=7.2727

Kgh

0.04987m2=145.83

Kg

h∗m2

V 2=( 129 + Y 218 )∗(R∗T 2P )∗W 2

V 2=( 129 +0.01797

KgaguaKgaire seco18 )∗( 0.082 m3∗atm

Kgmol aire∗K∗(130+273.15 )

585mmHg∗( 1atm760mmHg ) )∗92.76 Kgaireh

V 2=141.3568m3aire de salidah

Balance de Calor.

W g=(Lg ) (17 ) (60 ) (ρg )

1000=

(50%)∗(17 )∗(60 )∗(1.83 gL)

1000=0.933

Kgh

Q g=(W g ) (P.C . )=(0.933 Kgh )∗(12155.2 KcalKg )=11340.82 Kcalhr

Calor absorbido por la grava

Qs=W s∗C ps∗( tf−ti )=(6.5454 Kgh )∗(1.5794 Kcalh∗° C )∗(130−110) °C=206.75 Kcalh

Calor absorbido por el gas de secado

Qa= (Wa ) (C pa ) ( t 2−ta )=(92.76 Kgaireh )∗(0.24187 KcalKg∗° C )∗(130−24 )=2378.20 Kcal

h

Calor absorbido por el agua evaporada

Qw=We∗(Hv−Ha )=(0.7273 Kgh )∗(519.6@130 °C−15 ) KcalKg

=367 Kcalh

Eficiencia térmica

nt=Qa+Qs+Qw

Qg(100 )=

(206.75+2378.20+367) Kcalh

11340.82Kcalh

∗(100 )=26%

Eficiencia de secado.

ns=Qw

Qs+Qa+Qw(100 )=

367Kcalh

(206.75+2378.20+367)Kcalh

∗(100 )=12.43%

Cs= 1Wa

¿

Cs= 1

92.76Kgaireh

[(0.933 Kgh )(7.64 $L )+(1.5HP )(0.055 $HP )]=0.07714 $ /Kg

Diagrama del Equipo.

Tabla de Resultados.

Valor Unidades

θ 0.598 Min

β 0.04082

Ys 0.03757 Kg agua/Kg aire seco

Y 0.01387 Kg agua/Kg aire seco

YR 25.71 %

Y1 Y2 0.010130.01797 Kg agua/Kg aire seco

W1 7.2727 Kg/h

W2 6.5454 Kg/h

We 0.7273 Kg/h

Wa 92.76 Kg aire seco/h

G 1859.81 Kg aire seco/h*m^2

F 145.83 Kg/h* m^2

V2 141.3568 m^3 aire de salida/h

Wg 0.933 Kg/h

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 $/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.