Balanço de massa

Problemas de dimensionamento de secadores industriais 1. Um secador contínuo em regime contracorrente deve ser empregado para secar 455 kg/h de material seco. O material contém inicialmente 0,04 kg umidade/kg sólido seco. A umidade final desejada para o material é de 0,002 kg umidade/kg sólido seco. O sólido granular entra no secador a uma temperatura de 27oC e é para ser descarregado a 63oC. O sólido seco tem uma capacidade de 1,465 kJ/kg.K, que é pressuposta constante na faixa de temperaturas utilizadas. O ar entra no secador a 90oC, após ser aspirado do ambiente, a 20oC e 30% de umidade relativa, e passado por um aquecedor. Como o ar que sai do secador será descartado para a atmosfera, sua temperatura não deve ultrapassar 40oC na saída do secador. Calcular a vazão de ar (Wg) necessária para garantir a secagem do material, o calor externo (qext) mínimo a ser introduzido no aquecedor para garantir a secagem do material, e a umidade do ar na saída do secador (Y2) , considerando que não há perdas de calor no secador. Os calores específicos da água, do ar seco e do vapor de água são 4,187, 1,005 e 1,880 kJ/kg.K, respectivamente. Solução O diagrama esquemático para representação do problema é mostrado na Figura P.1.

Figura P.1. Diagrama esquemático para representação do processo de secagem. Para o ar ambiente, da carta psicrométrica: 20 , No aquecedor: 30%, 0,0045

0,0045

,

31

A quantidade de massa de sólido seco sendo produzida é: 455 1 455 1 1 ó 455 1 0,002 1 0,002

454,0918 O balanço de umidade no secador é dado por:

(1)

Substituindo os valores devidos na equação (1): 0,0045 Da equação (2): 0,0045 17,29 0,0045
,

454,0918 0,040

454,0918 0,002

(2)

(3)

Para o balanço de energia, a entalpia do gás que entra no secador a 90oC é dada por: (4)

em que λ0 é o calor latente de