INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ACAPULCO
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y BIOQUÍMICA OPERACIONES UNITARIAS III UNIDAD I: HUMIDIFICACION PROBLEMARIO
EQUIPO N° 3 INTEGRANTES: • • • • •
CAMACHO MIRANDA EMILIA CHAVES NAVA LARISA MALANI CHAVES NAVA BRIAN ALBERTO SUATEGUI DE LA CRUZ DIANA ISABEL EMIGDIO SANCHEZ GUSTAVO
ACAPULCO, GRO. 08 DE JULIO DEL 2014
ÍNDICE UNIDAD 1: Humidificación Problemas propuestos: 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9 4.1 Una masa de hidrógeno con Cl4C tiene una temperatura de rocío tr = 15 °C y 760 mm Hg. Calcúlese: a) La humedad absoluta. b) El volumen específico. c) El calor específico. d) La temperatura hasta la que ha de enfriarse, a la vez que se comprime hasta 2 atm, para separar el 60% del Cl4C. Las tensiones de vapor del Cl4C en función de la temperatura son: T °c 0 P mmH 14
5 18
10 25
15 33
20 91
30 143
40 216
Para los calores específicos del vapor de Cl4C y del H2 pueden tomarse los valores: 0.13 y 0.35 Kcal/Kg °C. Datos: Hidrogeno:2 g/mol Cl4C:153.812=154 g/mol Tr=15°C P:760 mmHg
Solución:
a).- humedad absoluta =3.4951 kg Cl4C/kg H b).- volumen especifico v=
+
12.3505
)
=( +
)
= (0.5 + 0.227) (
= 0.5227 +1 =
c) calor especifico c= ( Cp) + ( Cp) vy= 0.35+0.13 (3.4951)=0.35+0.4543 = 0.8043 d) ym=
=0.0453
y`m= (0.0460) (4)=0.0184 ym – y`m= 0.0453 – 0.0184 = 0.0269 pv*= 1520 pv*= (1520)(0.0184)=27.46 mmHg Se hace una interpolación para encontrar la temperatura de: 11.16°c que corresponde a la tensión de vapor para que la mezcla se enfríe y comprima T °c
P mmHg
10
25
X
27.46
15
33
Y=
.
+(
- )/
- )= 27.46+ (-10) 35-25/15 = 11.16 °c
A esta tensión de vapor le corresponde una temperatura de 11.16 °C, temperatura hasta la que hay que enfriar la mezcla, a la vez que se comprime a 2 atm.
4.2 Una masa de aire está saturada con éter dietílico a 20 °C y 745 mm Hg. Calcúlese: a) La composición en volumen. b) La humedad molar. c) La humedad absoluta. d) El volumen específico. e) La humedad absoluta si la temperatura desciende hasta 0 °C.
f) La cantidad de éter condensado si se enfrían hasta 0 °C 1000 m3 de mezcla inicial.
Las tensiones de vapor del éter en función de la temperatura son:
t, °C | -10 | 0 | 10 | 20 | 30 | p, mm Hg | 112.3 | 185.3 | 291.7 | 442.2 | 647.3 |
Solución: Datos: P: 745mmHg T: 20°C a) Fraccion molar
b)
Pv: 442.2mmHg Pg: 302.8mmHg Pt: 745mmHg
c) Eter dietilico (Mv) = 74.12 kg/kmol Aire (Mg) = 29 kg/kmol
d) 20°C +273= 293°K
(
(
*(
*
)
(
*
(
*(
|
(
*
|
*(
*
4.3.- 300 m3 de CO2 saturados con agua se encuentran a 20 °C y 1 atm y se comprimen hasta 2.5 atm a la vez que se enfrían hasta 15 °C, con lo cual se condensa parte del agua que va separándose del sistema. A continuación se expansiona hasta 1.3 atm y se calienta hasta 20 °C. Calcúlese: a) La humedad absoluta final. b) La cantidad de agua condensada. c) La humedad relativa final. d) El volumen de la mezcla medido en las condiciones finales. Datos: T= 20°C T2=15°C P=2.5 atm P2=1.3 atm
Solución:
a)
b) (
*
c)
d) (
(
*
*
4.4 100 m3 de una mezcla de CO2 y vapor de agua medidos a 50 °C y 750 mm Hg tienen una composición del 6% en volumen de vapor de agua. Calcúlese: a) La humedad absoluta. b) La humedad relativa. c) La humedad relativa porcentual. d) El volumen específico. e) La temperatura de rocío. f) La presión a la que se alcanza la saturación permaneciendo constante la temperatura.
Solución: a)
a)
(
b)
) (
(
c) (
*
(
*
) *
d) En la tabla de vapor de agua, buscando a la presión de vapor de 45 mm Hg e interpolando con los datos proporcionados por dichas tabla, encontramos que la temperatura de roció será de 36.2°c. Presión en Kg/Cm2 0.06 0.06 0.08
Temperatura en °c 35.82 36.20 (valor interpretado) 41.16
e)
4.5 Una mezcla acetona – nitrógeno a 800 mm Hg y 30 °C tiene una saturación relativa del 80%. Calcúlese: a) La humedad molar. b) La humedad absoluta. c) La humedad relativa porcentual. d) El volumen específico. e) La masa de acetona contenida en 1 m3 de mezcla. Datos P= 800 mm Hg T= 30°C % de humedad: 80%
Solución: a)._
80/100= 0.80
pv= (φ) (pv*)=(0.80)(283) =226.4 ym= Pv/P-Pv =226.4 /800-226.4 = 0.3947 b)._ ym=
=
(0.3947) = 0.8175
c)._
φp
=
d)._ v=
+
)
e)._ m= y/v =
=(
+
= 73% )
= (0.0357+ 0.0003) (
= 1.17
0.818/1.17=0.6991
4.6 En un depósito de 5 m3 se ha de almacenar aire a 15 atm y 25 °C. El aire con que se alimenta el compresor situado a la entrada del depósito se encuentra a 25 °C y humedad relativa del 40%, a la presión atmosférica normal. Calcúlese la cantidad de agua condensada en el depósito.
Datos:
calculando Pv:
P=15atm 5
de aire
T= 25°C P= 15atm
Mv=18 Mg=29 ( (
) )
(
)
-calculando a 1atm: (
)
(
)
Calculando a 15 atm: ( )
Calculando: Humedad absoluta ( (
) )
(
)
*Volumen especifico
(
)(
T= 25°C+273=288°k
)
|
(
|
)
0.5847kg es la cantidad de agua condensada
4.7 Calcúlese la temperatura húmeda y la temperatura de saturación adiabática de una mezcla benceno – aire a 30 °C que tiene una humedad absoluta de 0.200 Kg benceno/Kg aire.
Solución: Datos: T: 30°C
Formulas *temperatura humeda
Y=0.200kg benceno/kg de aire Benceno= 0.400 T°C=30 P/mmHg=119.4mmHg
*
Tabla: A-12
Calculando la humedad de saturación Yw y tanteando una temperatura supuesta de tw=15ºc 1ª tanteo
Benceno – tensiones de vapor P: 760mmHg T,ºc P,mmHg
5
10
20
30
34.9
45.6
75.3
119.4
40 183.2
Humedad de saturación de benceno a 10ºc y 20ºc
Benceno a T=10ºc y P=760mmHg (
*(
*
50 271.6
Benceno a T=20ºc y P=760mmHg kg (
*(
*
Teniendo:
0.5550=0.0555 Interpolando Tºc 10ºc
0.1715 0.2550
20ºc
0.2955 (17ºc)
A esta temperatura (17ºc) corresponde a una humedad de 0.2550kg de benceno /kg
Tanteo 2.- suponiendo Tw=17ºC
*interpolando
Por lo que la temperatura húmeda es Tw=17°C
Por lo tanto, la temperatura de saturación adiabática será ts = 14 °C.
b) temperatura de saturación adiabática
Tanteo – suponiendo que ts= 15°C
109 Ys=0.2+(0.35+0.41 Ys) 15 109 Ys-21.8= (5.25+6.15 Ys)
109 Ys=+6.15 Ys = 5.25 + 21.8 115.15 Ys=27.05
Teniendo
Tanteo 2, suponiendo que ts=14°C
105Ys=21=(5.6+6.56 Ys)
Ys=0.2702
Teniendo
Por lo tanto, la temperatura de saturación adiabática será ts=14°C
4.8 determine gráficamente las siguientes propiedades de aire húmedo a 35 ° c y 760 mm Hg. a) humedad absoluta en condiciones de saturación b) volumen especifico en condiciones de saturación c) temperatura humedad y temperatura relativa si la temperatura de rociór es de 15°c d) temperatura relativa y temperatura de roció si la temperatura humedad es de 30°c e) temperatura humedad y temperatura de roció si la humedad relativa es del 80 %.
4.9.- Disponemos de una masa de aire a 50°C con el 30% de humedad relativa a 760mmHg. Calcúlese: a)
( (
b)
*
)
c) T°C
mmHg
27
26.74
27.62
27.753
28
28.35
------------------------------------------------1 X= 0.3708
1.61 0.597
28°C – 0.3708 = 27.6292°C
d)
e) 35°C = 0.4218 (
*
Pv=0.4218 = 42.18 Pg= 717.82
760-42.18= 717.82
(
* (
f) 32.5 °C
*
