Interacción aire-agua

Interacción aire-agua

1. INTRODUCCIÓN

   • La interacción aire-agua se aplica en diferentes procesos, pudiéndose destacar como los más relevantes el acondicionamiento de aire y el enfriamiento de agua por evaporación. Las operaciones de humidificación y deshumidificación de aire se basan en el acondicionamiento de aire utilizado en los procesos de conservación de alimentos.
     • Propiedades del aire húmedo
       • En este apartado se realizará una exposición de las diferentes propiedades que posee el aire con cierto contenido de vapor de agua, que son de gran utilidad en los cálculos de las operaciones unitarias involucradas en la transferencia de agua entre las fases líquido y gas.
         • Humedad molar Xm. Es el contenido en humedad del aire expresado en moles de agua por mol de aire seco.
         • Humedad absoluta X. Es el contenido de humedad del aire expresado en kg de agua por kg de aire seco. La humedad absoluta se puede expresar en función de la presión parcial del vapor de agua en el aire según la ecuación:
           • • por lo que se puede encontrar una relación directa entre la humedad absoluta y la molar
             • la presión parcial del vapor de agua en el aire coincide con la tensión del vapor de agua a la temperatura a la que se encuentra el aire se dice que el aire esta saturado. Ps es la tensión de vapor del agua pura, se cumple:
         • Humedad relativa . Es la relación entre la cantidad de vapor de agua contenido en un determinado volumen de aire y el que contendría si estuviera saturado. De esta definición, es fácil ver que:
           • La relación entre las humedades absoluta y relativa se obtiene al combinar las ecuaciones
         • Humedad porcentual Y. Es la relación entre la humedad absoluta y la de saturación:
         • Volumen húmedo V ˆ . Es el volumen que ocupa un kg de aire seco más el vapor de agua que contiene:
           • Como todas las variables se refieren a un kg de aire seco, el volumen húmedo contendrá 1 kg de aire seco más X kg de vapor de agua. De la ecuación de gases perfectos se obtiene:
         • Densidad del aire húmedo . Es la densidad que posee el aire húmedo, es decir, la relación entre la masa del aire húmedo y el volumen que ocupa.
         • Calor específico húmedo sˆ. Es el calor necesario para elevar 1 °C la temperatura de 1 kg de aire seco más la cantidad de agua que contiene.
         • Entalpía húmeda îG. Es la entalpía que posee el aire seco más la del vapor de agua que contiene:
     • Diagrama psicrométrico de Mollier para aire húmedo
       • Para la resolución gráfica de problemas en los que intervienen procesos de interacción aire-agua, como pueden ser los procesos de secado, humidificación y deshumidificación de aire.Existen diversos tipos de diagramas psicrométricos, dependiendo de qué variables son las que se correlacionan
         • Diagrama psicrométrico sˆT-X
           • Tal como se ha indicado, en este diagrama se representan en ordenadas los valores del producto sˆ T, mientras que en abscisas se representan los valores de la humedad absoluta X
             • Rectas isotermas. De la definición de calor específico húmedo se ha obtenido la ecuación 6.13. Si se multiplica esta ecuación por la temperatura se obtiene:
               • • De la que se puede observar que para cada temperatura se obtiene una recta de pendiente 1,92 T y ordenada en el origen T.
             • Rectas isoentálpicas. La ecuación 6.16 es la expresión de la entalpía húmeda, que reordenada puede expresarse como:
             • Curvas de humedad relativa constante. Para obtener este conjunto de curvas es necesario combinar las ecuaciones
             • Rectas de humidificación adiabática. En el que existe una cámara que contiene agua a una temperatura constante T, para lo que el agua se recircula y entra de nuevo al sistema con la que se va añadiendo, consiguiendo que su temperatura sea aproximadamente la misma que la del aire que abandona la cámara.
               • • Al realizar un balance energético global del sistema se obtiene:
             • Rectas de humidificación no adiabática. Se considera un proceso similar al anterior, pero en el que no existe recirculación de agua, y que para mantener constante la temperatura T de este agua se aporta un caudal de calor de Q . E , que debe compensar las pérdidas por evaporación y las de la cámara hacia los alrededores Q . S. Al realizar un balance energético global se obtiene:
               • • Si la temperatura de referencia es T* = 0, y se tiene presente que:
         • Diagrama psicrométrico X-T
           • La curva superior se corresponde a la de saturación . Esta curva divide el diagrama en dos zonas, los puntos situados a la izquierda de la curva representan mezclas de aire con agua líquida, y son nieblas inestables de aire con vapor de agua. Los puntos situados a la derecha de la curva de saturación son mezclas recalentadas de aire-vapor de agua.
     • Temperatura de termómetro húmedo
       • Si una corriente de aire no saturado circula por una superficie de agua, existe una transferencia de calor desde el aire hacia el agua, que trae consigo el que se evapore agua, que pasa al aire. Este proceso es similar al que se describe a continuación. PS.
         • El caudal de agua evaporada es:
           • • El caudal de calor necesario para evaporar el agua es el calor latente:
     • Saturación adiabática del aire
       • En los procesos adiabaticos de interaccion aire-agua es importante poder determinar las condiciones del aire despues del contacto aire-agua. en la que se introduce una corriente de aire con w’ kg de aire seco cuyas condiciones de temperatura, humedad y entalpia son T1, X1 e îG1, respectivamente Para compensar las perdidas de agua que pasan al aire por evaporacion, se adiciona continuamente un caudal de agua igual awL = w’(XS – X1) a la temperatura TS.
         • Un balance energético del sistema conduce a la ecuación:
           • • El agua líquida que se evapora y pasa al aire lo hace a la temperatura de saturación TS. El calor específico húmedo a la temperatura TS es:
               • • Pero como el calor latente de evaporación a la temperatura de saturación TS es:
                   • • En caso que no se disponga del diagrama psicrométrico la temperatura de saturación adiabática puede obtenerse mediante un proceso iterativo, cuyas etapas de cálculo son las siguientes:

2. CONCLUSION

   • Frente a la información recaudada, deducimos que La interacción aire-agua se mide por la turbulencia y los intercambios de gas resultante de la mezcla de la columna de agua por el viento.
     • BIBLIOGRAÍFA
       • https://elibro.net/es/ereader/utcotopaxi/35857?page=107

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