Unos cuantos ejercicios para la Materia de Balance de Materia y Energia del Libro de ReclaitisDescripción completa
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Ejercicios para Balance de Materia y EnergiaDescripción completa
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PARCIAL
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
TEMA: TEMA: “RESOLUCION 1ER PARCIAL DE BALANCE DE
MATERIA Y ENERGIA”
CURSO
BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA
:
ALUMNO
:
AUCCAPIÑA AUCCAPIÑA RAMOS RAMOS EDWIN EDWIN
PROFESOR:
ING. PANANA GIRIO ALBERTO
CODIGO :
070777E
2011B
1. En un proceso de cristalización se obtienen 695 Kg/h de cristales de NaCO 3. 10H2O, dichos cristales se pasaran a un secador para obtener un producto que consiste en cristales de NaCO 3 anhidro. a. ¿Qué cantidad de agua se separo en el secador?, si los cristales se secan en corriente paralela con aire que tiene inicialmente 0.09 % de agua en peso. b. ¿Qué cantidad de aire se necesitan para secar los cristales?
AIRE 1
H2O 0.09 % peso
NaCO3. 10H2O F =695 Kg/h
P
SECADOR
NaCO3
Na2CO3 H2O
AIRE2
H2O
1. Hallando los grados de libertad NVI
NEB
NFE
NCE
NR
GL
5
-2
-1
-1
0
1
Se encuentra subespecificado el problema 2. Base de calculo AIRE 2 = A2 = 800 Kg/h Sabemos que en una hora de operación:
2. En un horno se queman totalmente 3000 Kg/h de fuel- oíl con un 35 % en exceso de aire que contiene 0.01 Kg de agua/Kg de aire seco. Calcular: a. Los grados de libertad b. Calcular la composición del gas resultante en base seca. c. Los m3/h de aire empleado medidos a 45 ºC y 1 atm de presión d. El volumen de gases producidos por Kg de aceite quemado medidos a 300 ºC y 1 atm. La composición de fuel oíl es: carbono 86 %, hidrogeno 14 % en peso.
86% C
Fuel Oil
14% H2
3000 Kg/h
G HORNO
CO2 O2 N2 W = H2O
O2 21%
Aire N2 79%
%Exceso O2 = 35%
relación Aire :
1. Hallando los grados de libertad NVI
NEB
NFE
NCE
NR
GL
8+2
-6
-1
-1
-2
0
R1: R2:
C + O2 → CO2 H2 + ½ O2
→ H2O
2. Base de Cálculo: F = 3000 kg Fuel Oíl o 1 hora de operación Hallando O2 necesario:
3. En la síntesis de metanol basada en la reacción: CO2 + 3 H2O
CH3OH + H2O
A presión elevada, el H 2 y el CO 2 que se hace reaccionar en proporciones estequiometricas, se produce por un proceso de reformado de gas natural y contiene 0.5 % en volumen (molar) de inertes. E n el reactor se obtiene una conversión del 60 % molar. La concentración de inertes que entra en el reactor debe de mantenerse por debajo del 2 % molar. El proceso se realiza en estado estacionario y se puede admitir que todas las corrientes se comportan como gases ideales. a. ¿Cuántas moles se deben recircular por cada mol de CO 2 en la alimentación que entra al reactor. b. ¿Cuántas moles se deben purgar por cada mol de alimentación fresca?
F4 CH3OH CO2 F1 H2
(1)
F2
Reactor
I= 0.2 % mol
F3
Separador
catalitico
F5
H2O
0.5% Inertes F7 F6 Recirculación (CO 2, H2, I )
Purga (CO2,H2,I ) (2)
1. Hallando los grados de libertad
(1)
REACTOR
SEPARADOR
(2)
PROCESO
GLOBAL
NVI
9
8+1
10
9
22+1
8+1
NEB
-3
-5
-5
-3
-16
-5
NFE
0
0
0
0
0
0
NCE
-2
-1
0
0
-2
-1
NR
-1
-2
0
0
-2
0
NRD
0
0
0
-2
-2
0
GL
3
1
5
4
1
3
% Xpp = 60
NRD=(N-1)(S-1) = (2-1)(3-1) = 2
2. Base de calculo 100 moles de mescla que ingresan al reactor.
3. Puesto que los reactivos se hacen reaccionar estequiometricamente no existe exceso de ninguno de ellos y sus moles estarán en relación de 3 a 1
Reemplazando (1) en F 2 F2 = F1 +F6 100 =9.7 P+ 41.2 – P P= 6.7586 Por lo tanto:
F1 =65.5586 F6 =34.4414
Entonces:
4. En un día cálido de verano, la temperatura es 35 ºC, la presión barométrica es 103 KPa y la humedad relativa 90%. Un acondicionador de aire jala aire del exterior, lo enfría a 25ºC y lo arroja a razón de 12500L/h. a) Calcule la velocidad de condensación del agua en Kg/h . b) La velocidad de flujo volumétrico del aire que se t oma del exterior. Datos: presión de vapor de agua T= 35ºC Pv = 5.628 KPa T= 25ºC Pv = 3.169 KPa 1. Diagrama de flujo
T1=35 ºC
T2= 25 ºC
AIRE 1
AIRE 2
Acondicionador
P1=103KPa %Hr =90
V= 12500L/h
V =? (L/h) m= ?(Kg/h) 2. A partir de esta humedad relativa inicial se ha de determinar la presión parcial del vapor , por lo tanto :
%Hr = 90 = Pv1 x100 = Pv1 P*V (35ºC)
Pv1 =5.04KPa
5.6KPa
Sabemos que
Sm 1= PV1
=
PT – PV1
5.04 KPa 103 KPa – 5.04 KPa
= 0.0515 mol de agua mol de aire (exento de VH2O)
3. Si tomamos la presión barométrica de salida también a 103 Kpa hallamos Sm 2 : Sm 2= PV2 PT – PV2
=
3.169 KPa 103 KPa – 3.169 KPa
= 0.0317 mol de agua mol de aire (exento de VH2O)
4. Entonces determinando los moles de vapor de H2O condensados por mol de a ire exento de vapor de H2O: Sm1-Sm2 = 0.0515 – 0.0317 = 0.0198 mol de agua mol de aire
5. Calculo de Kmoles de aire húmedo por hora de aire que salen del acondicionador:
