Análisis 7: Torre de refrigeración como foco térmico en condensador

Un condensador enfriado por agua procedente de un sistema de aire acondicionado, rechaza el calor al ambiente a través de una torre de enfriamiento de contraflujo.

El agua entra a la torre de enfriamiento a 38 °C y sale a 25°C. El caudal másico de agua es de 24 kg/s. El aire ambiente ingresa a la torre de enfriamiento a 20 °C y 65 % de humedad relativa. El aire sale a 30 °C y 100 % de humedad relativa. La temperatura del agua de reposición es de 24°C. La presión es constante, 101.325 kPa. Calcule:

• La tasa de flujo másico de aire

• La tasa de suministro de agua de reposición

• La tasa de calor en el condensador

• Eficiencia de la torre de refrigeración

• Irreversibilidad

Las torres de enfriamiento son una operación unitaria importante en las operaciones de las industrias de procesos químicos. La aplicación de cálculos de balance de masa y energía permite a los ingenieros de procesos evaluar los requisitos de pérdida por evaporación, purga y agua de reposición, y evaluar el rendimiento de la torre de enfriamiento.

En una torre de enfriamiento, el agua caliente se bombea a cierta altura, luego de lo cual se rocía hacia abajo. El agua caliente tiende a evaporarse; pero para hacerlo, requiere calor. Cierta cantidad de agua caliente logra extraer este calor requerido de las gotas de agua caliente circundantes. Las gotas de agua caliente circundantes pierden calor y se enfrían. Se recogen en un depósito situado en la base de la torre de refrigeración como agua fría.

El porcentaje de evaporación suele estar entre el 1 y el 1.5 % del caudal de agua en circulación.

Ajustamos el parámetro "Approach" para obtener una temperatura de agua a la salida de 25°C.

Balance energía:

Balance de energía:

Balance de exergía: