Cálculo Operações de Umidificação e Desumidificação

Apresentação em tema: "Cálculo Operações de Umidificação e Desumidificação"— Transcrição da apresentação:

1 Cálculo Operações de Umidificação e Desumidificação
Prof. Dr. Félix Monteiro Pereira

2 Introdução Umidificação e Desumidificação:
Operações Unitárias que envolvem transferência simultânea de calor e massa. Estão envolvidos dois componentes e duas fases: a fase líquida que na maioria das vezes é água; e a fase gasosa, usualmente ar que contém uma fração de vapor (condensável) da fase líquida. Não necessariamente se trata de aumento ou diminuição de água em uma corrente de gasosa.

3 Objetivos da Umidificação
Controlar a umidade de um ambiente. Resfriar e recuperar água de processo mediante o contato com ar de baixa umidade (caso mais típico desta operação).

4 Objetivos da desumidificação
A desumidificação é efetuada usualmente como uma etapa no condicionamento de ar. Pode ser usada como partes de sistema de recuperação de solvente, como por exemplo, orgânicos como o CHCl3.

5 Equipamentos de Umidificação
Câmara de nebulização Forma mais simples de um equipamento de umidificação. O Líquido é disperso na forma de uma névoa grossa na corrente de gás Tempo de contato grande

6 Câmara de Nebulização

7 Exemplos de nebulizadores

8 Depurador de fumos É uma variedade da câmara de nebulização.
O contato íntimo entre as correntes assegurado pelo uso de bocais de estrangulamento. Pode remover poeiras de uma corrente gasosa. Pode realizar reação química

9 Depurador de fumos

10 Torres de resfriamento
São equipamentos utilizados para o resfriamento de água industrial. A água aquecida é gotejada na parte superior da torre e desce lentamente através de “enchimentos” de diferentes tipos . O gás frio é injetado pela base da torre. Processo contracorrente.

11 Esquema de uma torre de resfriamento

12 Torres de resfriamento
Maioria das torres são de madeira. (material isolante, baixo custo). Podem ser também de alumínio, aço, tijolos, concreto e chapa de amianto.

13

14

15 Componentes das Torres
Hélice Bico distribuidor Grades de enchimento Eliminador de gotas

16 Equipamentos de desumidificação
Desumidificadores de contato direto São câmaras horizontais, torres de recheio ou colunas de spray. Entrada de um líquido frio em contato com um gás úmido quente a ser desumidificado. o gás efluente já seco é reaquecido até a temperatura desejada.

17 Desumidificador por contato (Câmara)

18 Desumidificador por contato (torre)

19 Desumidificadores de superfície
Os equipamentos em sua maioria são desumidificadores de serpentina. Consiste de um certo número de serpentina pelo interior das quais circula um refrigerante tradicional (salmoura, freon, amônia). O ar úmido inside e atravessa a comeia, através da qual troca calor com o refrigerante e condensa.

20 Desumidificador de serpentina

21 Serpentina

22 Uso de agentes secantes na desumidificação
Secantes líquidos (absorção) Ácido sulfúrico concentrado (H2SO4) Líquidos orgânicos diversos (DMSO) Secantes sólidos (adsorção) Sílica gel Cloretos de lítio e cálcio hidratados Hidróxido de sódio (NaOH)

23 Relações entre as fases e definições
Caso especial: soluções ideais. Leis de Raoult e Dalton: pa é a pressão parcial do componente condensável na fase gasosa; P é a pressão total da fase gasosa; Pa é a pressão de vapor do componente condensável; ys, x correspondem a fração molar do componente condensável na fase vapor e na fase líquida, respectivamente que estão em equilíbrio. No caso da fase líquida ser um único componente x=1:

24 Relações entre as fases e definições
Umidade molar (razão molar entre componente condensável e não condensável), Umidade absoluta (massa de vapor d’água/massa de gás não condensável), umidade percentual (saturação percentual) e umidade relativa (saturação percentual relativa). Umidade molar: Umidade absoluta: Umidade relativa: Umidade percentual: Onde: Ys = razão molar presente na saturação.

25

26

27

28

29

30

31

32

33 Psicrometria Ramo da termodinâmica que estuda:
Propriedades das misturas ar + vapor d’água Propriedades das misturas formadas pelos gases perfeitos + vapores condensáveis E fundamental para projetar sistemas de controle ambiental para plantas, animais e seres humanos bem como para o controle e dimensionamento de diferentes processos industriais. Fornece uma saída gráfica simples e prática para a obtenção dos parâmetros definidos anteriormente

34 Terminologias Carta psicrométrica Carta de umidade
Diagrama psicrométrico Diagrama de Carrier Diagrama de Mollier

35

36 Unidades Inglesas

37 Sistema Internacional

38 Uso da carta psicrométrica
Uma das formas de determinação das propriedades psicrométricas do ar é o uso de gráficos ou cartas psicrométricas. Essas cartas diferem entre si principalmente com respeito à pressão barométrica e ao número de propriedades que podem apresentar. Qualquer ponto marcado sobre o gráfico representa uma condição característica de temperatura e umidade em um determinado local num determinado tempo, associado a uma pressão de referência, sendo chamado de ponto de estado.

39 Uso da carta psicrométrica
A pressão de referência normalmente utilizada na elaboração do gráfico é a pressão de 1013,25 kPa. Um ponto de estado pode ser localizado utilizando dois termos quaisquer. A partir do ponto de estado, todas as demais propriedades representadas, nesse mesmo estado, podem ser determinadas.

40 Variáveis mensuráveis em uma carta psicrométrica

41 Exemplo 1:

42

43 Exemplo 1:

44 Exemplo 1:

45 Exemplo 2:

46 Exemplo 2: ‘

47 Referências Bibliográficas e materiais de apoio digital
FOUST, WENZEL, CLUMP, MAUS, ANDERSEN – Princípios das operações unitárias, 2ª Edição, LTC - Rio de Janeiro 1982. GOMIDE, Reynaldo – Operações unitárias Volume 5, 2ª parte-Umidificação, condicionamento e secagem de gases, Editora do autor – São Paulo 2005. GOMIDE, Reynaldo – Manual de operações unitárias, 2ª Edição, Editora do autor – São Paulo 1991.