Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 14
Análisis Se considera como sistema la sección de mezclado de los flujos.
El diagrama esquemático del sistema y la carta psicrométrica del proceso se
muestran en la figura 14-30. Advierta que esto constituye un proceso de mezclado
de flujo estacionario.
Los flujos másicos del aire seco en cada flujo son
m # a 1
V# 1
v 1
m # a 2
V# 2
v 2
50 m 3 >min
Del balance de masa de aire seco se tiene
0.826 m 3 >kg aire seco 60.5 kg>min Agua
20 m 3 >min
22.5 kg>min
0.889 m 3 >kg aire seco
Aire saturado
T
·
1 = 14 °C
V 1 = 50 m 3 /min
1
2
T 2 = 32 °C
f 2 = 60%
·
V 2 = 20 m 3 /min
Sección de
mezclado
P = 1 atm
3
·
V 3
v 3
f 3
T 3
La humedad específica y la entalpía de la mezcla se determinan a partir de
la ecuación 14-24,
m a 1
m 2 3 h 2 h 3
a 2
3 1 h 3 h 1
lo que produce
m # a 3
m # a 1
m # a 2
160.5 22.52 kg>min 83 kg>min
60.5
22.5
0.0182 3
3 0.010
v 3 0.0122 kg H 2 O/kg aire seco
h 3 50.1 kJ>kg aire seco
Estas dos propiedades fijan el estado de la mezcla. Otras propiedades de la
mezcla se obtienen de la carta psicrométrica:
T 3 19.0 °C
f 3 89%
79.0 h 3
h 3 39.4
v 3 0.844 m 3 >kg aire seco
1
f 1 = 100%
14 °C 32 °C
3
2
f 2 = 60%
FIGURA 14-30
Esquema y carta psicrométrica para el
ejemplo 14-8.
Por último, el flujo volumétrico de la mezcla se determina de
V # 3 m # a 3
v 3 183 kg>min2 10.844 m 3 >kg2 70.1 m 3 /min
Comentario Advierta que el flujo volumétrico de la mezcla es aproximadamente
igual a la suma de los flujos volumétricos de los dos flujos entrantes.
Esto es común en las aplicaciones de acondicionamiento de aire.
Salida de aire
Torres de enfriamiento húmedo
Las centrales eléctricas, los grandes sistemas de acondicionamiento de aire y algunas
industrias generan grandes cantidades de calor de desecho que con frecuencia
se arroja hacia el agua de enfriamiento que se toma y se regresa de lagos o
ríos cercanos. Sin embargo, en algunos casos el suministro de agua es limitado
o la contaminación térmica alcanza niveles preocupantes. En tales casos, el calor
de desecho debe rechazarse hacia la atmósfera, con el agua de enfriamiento recirculando
y sirviendo como medio de transporte para la transferencia de calor
entre la fuente y el sumidero (la atmósfera). Una manera de lograr esto es por
medio del uso de torres de enfriamiento húmedo.
Una torre de enfriamiento húmedo es básicamente un enfriador evaporativo
semicerrado. En la figura 14-31 se muestra de manera esquemática una
torre de enfriamiento húmedo a contraflujo de tiro inducido. El aire entra a
Agua
caliente
fría
Ventilador
Entrada
de aire
FIGURA 14-31
Una torre de enfriamiento a contraflujo
de tiro inducido.