Primer Ejercicios Felder

UNIVERSIDAD DE GUAY GUAYAQUIL FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA CARRERA INGENIERIA QUIMICA  CALCULO DE INGENIERIA II (303)  TEMA: EJERCICIOS DE BALANCE DE ENERGIA PARALELO:  TERCERO:  TERCERO: “C” INTEGRANTES: KAREN LLERENA GINGER FIGUEROA GEMA SANCE!  JAEL GUERRERO GUERRERO  JENNIFFER  JENNIFFER CEVALLO CEVALLOS S PROFESOR: ING" JOSE VALDE! FECA DE ELABORACION: 30 DE MAYO MAYO DEL #0

%$FECA DE ENTREGA:

& DE JUNIO DEL #0

%$GUAYAQUIL'ECUADOR

PROBLEMA RESUELTO.EJEMPLO 8.6-1 Balance de energía en un proceso de un coponen!e Se e"clan dos corr#en!es de agua a $n de %orar la al#en!ac#&n a una caldera. A con!#nuac#&n $guran da!os del proceso. 'orr#en!e de al#en!ac#&n 1( 1)* +g,#n  */' 'orr#en!e de al#en!ac#&n )( 10 +g,#n  6/' Pres#&n de la caldera( 10 2ares 3a2solu!o4

El 5apor de sal#da eerge de la caldera a !ra5s de una !u2ería de 6c de d#7e!ro #n!erno 3d#4. 'alcular la al#en!ac#&n de calor reuer#do en la caldera9 en +#lo:oules por #nu!os s# el 5apor ue eerge se encuen!ra sa!urado a la pres#&n de la caldera. ;esprec#ar ;esprec#ar las energías c#n!#cas c#n!#cas de las corr#en!es de líu#do a la en!rada. SOLU')O 3l4,#n */'9 ?@)01. +J,+g >)O 354,#n

) +g9

10 +g >)O 3l4,#n sa!urados 31*/'4

10 2ares9

6/'9 ?@)01. CJ,+g

CJ,+g

?@)0

  de 6c de ;#  

Tu2ería 'alor  D 3CJ,#n4

BASE( S  GHEC  GIEP F S @*( no aK par!es &5#les GIE p @*( generalen!e supues!o así a enos ue se produ"can despla"a#en!os a !ra5s de grandes al!uras D @ GH>  GHEC 

E5aluar GH>. A par!#r de la ecuac#&n 8.-1.  I> @Gsal#da n# ?# - Gen!rada n# ?#  I> @ )+g )0+: +J M#n

+g

1)*+g 1).0+:

#n

+g

10+g )01.+: @ 0.611* #n

+g

#n

E5aluar GHEC . A par!#r de la !a2la B-9 el 5oluen especí$co del 5apor sa!urado a 10 2ares es *.1166  ,+g9 K la secc#&n !rans5ersal de la !u2ería de 6 c de ;# es(  A @ NR) @

.116 3.**4) c)

1)

@ ).81*- )

 1* c) La 5eloc#dad del 5apor es(  3,s4 @  3 ,s4 , A 3) 4 @ )+g M#n

6* s

1#n

*.1166 

+g

).81*-)

@)*) ,s En!onces9 dado ue las energías c#n!#cas de las 'orr#en!es de en!rada se suponen desprec#a2les9 GIE+  @ 3EC  4 5apor  @ 5 ) ,)gc GIE+ @ )+g,#n 3)*)4)) )

s)

J. s) 1 +g. 

1+J @ 6.*)1*C:,#n 1* J

#nalen!e( D @ GI>  GIE+ D @ Q30.611* 4  36.*)1* 4 CJ,#n D @ 0.601*C:,#n

EJEMPLO 8.6-) Balance de energía en un proceso de dos coponen!es ;e2e calen!arse una corr#en!e gaseosa ue con!#ene 6* en peso de e!ano  K * de 2u!ano9 desde 0*/ as!a ))*/9 a una pres#&n de * PS6 K '>1*. 1l2  0*/9 * ps#a ))*/9 * ps#a *96 l2 ')>69 . B!u,l2 ')>69 )).8 B!u,l2

*96 l2

*. l2 '>1*9 16. B!u,l2 '>1*9 ))0. B!u,l2

*. l2

D 3B!u4 =o se reu#eren 2alances de a!er#a Ka ue solo aK una corr#en!e de en!rada K una de sal#da9 de anera ue es pos#2le proceder d#rec!aen!e al 2alance de energía. D  F S @ GH>  GHEC  GIEP F S @ *3no aK par!es &5#les4 GHEC @ *9 GIEP @ *3#p&!es#s4 ;ado ue los a!er#ales de proceso son !odos gases9 podeos es!a2lecer ue las en!alp#as de cada corr#en!e sean eu#5alen!es a la sua de las en!alp#as de los coponen!es #nd#5#duales K escr#2#r(  I> @Gcop. de sal#da n# ?# - Gcop. de en!rada n# ?#  I> @ *.6 l2 ')>6

)).8 B!u



*.l2 '>1*

l2  I> @ - 3*.64 3.4  3*.4 316.4 @ 66. B!u

))0. B!u l2

EJEMPLO.- 8.6- Balances s#ul!7neos de a!er#a K energía Se descarga 5apor sa!urado a 1 a! de una !ur2#na con un Vu:o de 1***+g,r. Se reu#ere 5apor so2recalen!ado a **/' K 1 a! coo al#en!ac#&n a un #n!erca2#ador de calorW para produc#rlo9 se e"cla la corr#en!e de descarga de la !ur2#na con 5apor so2recalen!ado d#spon#2le a  par!#r de una segunda %uen!e a **/' K 1 a!. La un#dad de e"clado opera ad#a27!#caen!e. 'alcular la can!#dad de 5apor produc#da a **/'9 K el Vu:o 5olu!r#co reuer#do de la corr#en!e a **/'. Soluc#&n( Las en!alp#as especí$cas de las dos corr#en!es de al#en!ac#&n K de la corr#en!e de sal#da se o2!#enen a par!#r de las !a2las de 5apor9 K se #ncluKen en el d#agraa de Vu:o ue se ues!ra a con!#nuac#&n. ;escarga de !u2ería 1***+g >)O 354,r  1a!9 sa!urado 31**/'4 ? @ )606 +J,+g

=) X+g >)O 354,rY **/'9 1a! ? @ *0 +J,+g

=1 X+g >)O 354,rY **/'9 1a! ? @ )08 +J,+g En es!e proceso aK dos #nc&gn#!as n1 K n) K solo un 2alance de a!er#al  per#!#do. Balance de a!er#a so2re el agua(

1***  n1 @ n) 3+g,r4

Balance de energía( D  F S @ GH>  GHEC  GIEP D @ * 3el proceso es ad#a27!#co4 F S @ * 3no aK par!es &5#les4 GHEC @ *9 GIEP @ * 3por #p&!es#s4  I> @Gsal#da n# ?# - Gen!rada n# ?#  I> @ 1***+g )606+J  3n1 4 3)084 @ 3n) 4 3*04 La resoluc#&n s#ul!anea de 314 K 3)4 da(

=1 @ 11 +g,r  =) @ )1 +g,r

Vu:o de produc!os

;e la !a2la B-69 el 5oluen espec#$co de 5apor a **/' Z 1 a! 3@ 1 2ar4 es de .11  ,+g. El Vu:o 5olu!r#co de es!a corr#en!e resul!a en!onces( 11 +g .11 

@ 6*0*  ,r 

>r

+g

EJEMPLO.- 8.0-1 La ecuac#&n de Bernoull# luKe agua a !ra5s de un s#s!ea ue se esuea!#"a 7s a2a:o9 con un Vu:o de )* l#!ros,#n. Es!#ar la pres#&n reuer#da en el pun!o 1 s# las  prd#das por %r#cc#&n resul!an desprec#a2les.

  )   de 1c de ;#

* Tu2o P)

@ 1a! 1 Tu2o de *.c de ;# )* l#!ros de >)O,#n P) @ [

Soluc#&n( Todos los !r#nos de la ecuac#&n de Bernoull#9 la ecuac#&n 8.0-9 se conocen sal5o IP9 la 5ar#a2le a de!er#nar9 K I5 )9 la cual de2e calcularse a par!#r del Vu:o de líu#do conoc#do K los d#7e!ros de la !u2erías de en!rada K sal#da. eloc#dad(  3,s4 @  3 ,s4,A 3) 4 El Vu:o 5olu!r#co de2e ser el #so en los pun!os 314 K 3)4. 3[Por u\4 5 1 @ )* l#!ros 10.*,s #n 5 ) @ )* l#!ros .),s #n

1  1* l#!ros

1* c) N 3*.)4) c)

1  1* l#!ros

) 1* c)

N 3*.4) c)

)

 I5 ) @ 35 ))  5 1) 4 @ 3.))  10.*) 4 ) ,s) @ -)01.*) ,s)

1 #n

@

6* s 1 #n 6* s

@

Ecuac#&n de Bernoull# 3ecuac#&n 8.0-4(  IP 3=,) 4  p 3+g, 4



I5 ) 3) ,s) 4  ) ). gc 3+g. ,s . J4

g 3,s) 4 I" 34 @ * gc 3+g. ,s). J4

IP @ 3P)  P1 4 p @ 1*** +g, I5 ) @ -)01.* ) ,s) gc @ 1 +g. ,s). J g @ .81 0s ) I" @ " )  " 1 @ * P) - P1  1***

- 1.  * @ * 3J,+g4

P) @ 1 a! @ 1.*1)1*  =,) P1 @ .61*=,)  @ .61* Pa @ .6 2ares EJEMPLO 8.0-) ac#ado por s#%&n ;e2e 5ac#arse la gasol#na 3p @ *l2 ,p#es 4 de un !anue La perd#da por %r#cc#&n en la !u2ería es @*.8 p#es . l2 ,l2 %   . Es!#ar cuan!o !#epo #nsu#r7 5ac#ar ed#an!e s#%&n c#nco galones9 desprec#ando el ca2#o en el n#5el de líu#do del !anue de gasol#na duran!e es!e proceso9 K supon#endo ue !an!o el pun!o 314 3so2re la super$c#e de líu#do en el !anue de co2us!#2le4 K el pun!o 3)4 3en el !u2o9 :un!o a la sal#da4 se encuen!ra a 1 a!.

Manguera de ] de ;# 1 ). p#es )

Soluc#&n( Pun!o 1( P1 @ 1 a!9 5 1 @ * p#es,s9 " 1 @ ). p#es Pun!o )( P) @ 1 a!9 5 ) @ [" ) @ * p#es

Balance de energía ec7n#ca 3ecuac#&n 8.0-)4( 3IP,p4  3I5 ) ,)g c4  X3g,g c43I"4Y   @ F S , IP @ * I5 ) @ 5 ))3p#es) ,s) 4 ^c @ ).10l2 _ p#e,l2%  _s) g,gc @ 1 l2 ,l2 %   I" @ -). p#es  @ *.8 p#e _ l2 ,l2 %   F s @ * 5 )) - ).  *.8 @ * 3p#e_l2 ,l2 %   4 3)43).104 5 ) @ 1*. p#es,s El Vu:o 5olu!r#co del líu#do en un !u2o es ( 3p#e ,s4 @ 5 )3p#e,s4 _ A3p#e) 4  @ 1*. p#es

N3*.1)4)

S

1 p#e)

@ .81*- p#es ,s

1 pulg)

! 3s4 @ 5oluen del 5ac#ado 3p#es 4 lu:o 5olue!r#co 3p#es  ,s4 ! @ 3galon4 3*.10p#e ,gal4   .81*- p#es ,s

@

180 s @ .11#n 6*s,#n

EJEMPLO 8.0- ^enerac#on de energ#a #dr7ul#ca luKe agua desde un rec#p#en!e ele5ado a !ra5s de un conduc!o as!a una !ur2#ne u2#cada en un n#5el #n%er#or9 K sale de la !ur2#na por una !u2ería s##lar a la an!er#or. En un pun!o u2#cado a ** p#es por enc#a de la !ur2#na9 la pres#&n es de * ps#a9 #en!ras ue en un pun!o u2#cado a 1*  p#es por de2a:o de la !ur2#na9 la pres#&n es de 18 ps#a. ['u7l de2e ser el Vu:o de agua s# la !ur2#na produce una po!enc#a de 1***p\ 1 * ps#a ** p#es 1*  p#es

F s @ -1***p ) 18  ps#a Soluc#&n( =o se proporc#onan da!os re%er#dos a la perd#da por %r#cc#&n9 de anera ue se es!a2lecer7  @ *9 reconoc#endo ue al así acerlo se #n!roduce un error en los c7lculos. ;ado ue los d#7e!ros de los conduc!os en los pun!os 1 K ) son #guales K ue cons#derarse al agua coo #ncopres#2le9 I5 ) @ *. La ecuac#&n 8.0-) de5#ene en!onces(  IP P

 g gc

I" @ F s 

 @ F s , 3IP,p  g,gc I"4 F S  @ -1***>P  

* p#es . l2 ,s @ -.*1* p#es . l2 ,s %  %  >p ) IP @ 318  *4 l2%  1 pulg) @ -10)8 l2 ,p#e %  Pulg)  p#es) p @ 6). l2 ,p#e g,gc  @ 1 l2 ,l2 %   I` @ -1* p#es

 @ 16) l2 ,s 64 Se 2o2ea agua desde una !orre de en%r#a#en!o as!a un condensador u2#cado so2re una pla!a%ora colocada )* por enc#a de la !orre. S# el Vu:o de agua es de 1*l!,#n9 [a Due r#!o9 en J,#n es!7 ca2#ando la energía po!enc#al del agua\ ;a!os( D@ 1*l!,#n  HZ@ )* HE+ HE pH>@DF HEp@F HE p@gHZ   HE p@\

)* 

@1*l!,#n 31+g,l!4 @1*,#n 3)*4@16* J,#n,,R

HE p@1*+g,#n 3.8,s) 4

04 En!ra e!ano a una !u2ería de c de ;<9 a *' K 2ares9 con una 5eloc#dad ed#a de ,s9 K eerge en un pun!o u2#cado )** por de2a:o del pun!o de en!rada9 a *' K  2ares. 'alcular HE+ K HE p para el gas en J,s 3ba!!s4 supon#endo ue el e!ano se copor!a coo un gas #deal9 K supon#endo ue H s#gn#$ca 35alor $nal- 5alor #n#c#al4. ;a!os(   */'   META=O @ ,s

 @   N31.4) ) *9*)) +g sg s nRT ) @ P) ) nRT 1 P1 1

P@ 1* 2ar

1 

)0 /C

1*  c )  ) @ P1  1 P)

1* 2ar

* /C

*/'  2ar  1 +g-ol 16.* +g

1.*1 2ar )).  

@

1 +-ol

5 )3,sg4 _ A3 4 5 13,sg4 _ A3 4

 5 )  @ 3,sg431*2ar,2ar4 @ 96 ,sg GIE+   @   I )  IE+  @  3*9*) +g,sg4 39)  9*) 4,s)  IE+  4 @ *.*1 J 1 Cb @ *9 *6 Cb S J,s GIE p @  _ g _ I  IE p @ 3*9*))+g0sg4 3980sg ) 4 3*  )**4  IE p @ -91 Fa!!s 84 El lec!or a adu#r#do rec#en!een!e una gran super$c#e de !erreno en la  :ungla aa"&n#ca9 a un cos!o e!readaen!e 2a:o. Se uK sa!#s%eco cons#go #so as!a llegar a d#co lugar K descu2r#r  la %uen!e de energía

elc!r#ca 7s cercana se encuen!ra a 1** #llas de d#s!anc#a9 un eco ue el cuado del lec!or9 u#en ac!o coo agen!e de 2#enes K raíces9 ol5#do enc#onar por algn o!#5o. ;ado ue la !#enda de a2arro!es de la local#dad no posee ca2les de e!ens#&n de 7s de 1** #llas de long#!ud9 el lec!or dec#de cons!ru#r un peueo generador #droelc!r#co9 al p#e de una cascada cercana de 0 e!ros de al!ura. El Vu:o de la cascada es de 1* ,9 K se an!#c#pa un consuo de 0* +F,seana para el %unc#ona#en!o de la #lu#nac#&n9 a#re acond#c#onado K !ele5#s#&n. 'alcular la 7#a energía !e&r#caen!e d#spon#2le en la cascada9 K copro2ar s# alcan"a para cu2r#r d#cas neces#dades.

0

GIE p @  _ g _ I  IE p @ 1* 

1*l! @ 11*8+g @

)r

d#as seana  IE p  @ 19681*1*+g,seana  IE p @ 319681*1*+g4 398,sg) 4 3*- 04 -19)1* Fa!!s 1

0 d#as >r

1 

r 

IE  p @ -19)81*1 J

1Fa!!s @

Sg

1J,sg

IE p  @ -19)1*1*Cb 1r @ -9161*6Cb-r  Sg seana 4 Represen!ar K s#pl#$car la ecuac#&n de 2alance de energía de s#s!ea cerrado para cada uno de los s#gu#en!es procesos9 K es!a2lecer s# los !r#nos de calor K !ra2a:o d#s!#n!os de cero resul!an pos#!#5os o nega!#5o. Se  presen!a la s#gu#en!e soluc#&n de la par!e. a4 El con!en#do de un rec#p#en!e cerrado se cal#en!a desde )' as!a 8*'. 24 El rec#p#en!e de la par!e 3a4 se u#!a del ecero9 K se en%ría nue5aen!e as!a )'. c4 Se lle5a a ca2o una reacc#&n uí#ca en un reac!or ad#a27!#co cerrado 3per%ec!aen!e a#slado4.El s#s!ea cons#s!e en el con!en#do del reac!or.

d4 Repe!#r 3c4 solo ue supon#endo ue el reac!or es #so!r#co en 5e" de ad#a27!#co K cuando la reacc#&n se lle5& a ca2o ad#a27!#caen!e auen!o la !epera!ura den!ro del reac!or. Soluc#&n( D  F @ HU  HE+  HE p F@* 3no aK par!es &5#les o corr#en!es generadas4 HE+@ * 3el s#s!ea es es!7!#co4 HEp @ * 3no se produce ca2#os en la al!ura4 D @ HU D f * 3se agrega calor al s#s!ea4. D  F @ HU  HE+  HEp Q U

 HEp@ * =o aK ca2#o de al!ura  HE+@ * =o se ue5e F@ *

=o aK corr#en!es generadas

D  F @ HU  HE+  HE p  U 0

 HEp@ * =o aK ca2#o de al!ura  HE+@ * =o se ue5e F@ *

=o aK corr#en!es generadas

D@ *

El S#s!ea es ad#a27!#co3 =o #n!erca2#o de calor4

D  F @ HU  HE+  HE p QU

Pero D  *

 HEp@ * =o aK ca2#o de al!ura  HE+@ * =o se ue5e

F@ *

=o aK corr#en!es generadas

 1*4 Se cal#en!a un c#l#ndro 5er!#cal pro5#s!o de un p#s!&n &5#l9 lo cual  pro5oca ue el gas den!ro del c#l#ndro se epandaW es!o !raslada al p#s!&n as!a una nue5a pos#c#&n de eu#l#2r#o. Ela2orar el 2alance de energía para es!e proceso9 !oando al gas en el c#l#ndro coo el s#s!ea K desprec#ando  HE p. SOLU'
D  F @ HU  HE+  HEp *

 HE+@* =o se ue5e  HEp@* Se desprec#a  HU@* ;epende de TW es!e no 5aría porue o2!#ene una nue5a pos#c#&n de eu#l#2r#o.

114 Se agregan )** calorías aun s#s!ea cerrado9 K se e%ec!a !ra2a:o so2re el s#s!ea en una can!#dad eu#5alen!e a .6)) l#!roha!. 'alcular HU 3J4  para es!e proceso9 supon#endo ue los ca2#o en energía c#n!#ca K  po!enc#al resul!an desprec#a2les.3U!#l#"ar la !a2la de cons!an!es de los gases de la p7g. *** a $n de de!er#nar el %ac!or necesar#o para con5er!#r l#!roha! a :oules4. SOLU'
IU @ \ Joules F @)96))l!-a!

 

'ERRA;O

D  F @ GIU  GIEC    GIEP D  F @ GIU  IU @ 869 8 J  669  J  IU @ 1)*9 0 J

)** cal

918 J @ 8698 J 1 cal 96)) l!-a! 1*19** Pa 6691 J 1 a!

1 

@ 6691  . Pa

1** l!

1J

@

 . Pa

1)4 Un c#l#ndro con un p#s!&n &5#l con!#ene  l#!ros de un gas a *' K  a!. Se #n!roduce el p#s!&n len!aen!e9 copr##endo al gas as!a 8 a!. a4 S# se cons#dera ue el gas en el c#l#ndro es el s#s!ea9 K desprec#ando  HE p 9 es!a2lecer K s#pl#$car la ecuac#&n de 2alance de energía. 24 Suponer ue el proceso se lle5a a ca2o #so!r#caen!e9 K ue el !ra2a:o de copres#&n so2re el gas eu#5ale a 0.* l#!rosha!. S# el gas es #deal de !al odo ue i es una %unc#&n solo de T9 ['u7n!o calor 3en :oules4 se #n!erca2#a con los alrededores\ 3Es!a2lecer s# el gas gana o p#erde d#co calor4. c4 Suponer ue el s#s!ea es ad#a27!#co en 5e" de #so!r#co9 K ue i auen!a a ed#da ue lo ace T. La !epera!ura $nal del s#s!ea resul!ara aKor9 #gual o enor de *'\ 3Sealar 2re5een!e los ra"ona#en!os u!#l#"ados4. SOLU'
 a! a4 D  F @ GIU  GIEC    GIEP 24 D  F @ GIU  GIE C   GIEP GIE p @ * 3no se ue5e4 GIE+  @ * 3no aK al!ura4  IU @ * 3no ca2#a4

8 a!

D @ -F

D @ -F  D @ 09* l!-a! 1  s#s!ea p#erde calor  1*** l!

1*19* Pa @ -01916   . Pa o -09 1916 J el 1a!

c4 D  F @ GIU  GIEC    GIEP D @ * 3ad#a27!#co4 GIU @ F  'oo el proceso es ad#a27!#co no a2r7 !rans%erenc#a de calor o sea ue la !epera!ura peranece cons!an!e. )14 S#pl#$car la ecuac#&n de 2alance de energ#a del s#s!ea a2#er!o 3ecuac#&n 8.-14 para cada uno de los s#gu#en!es casos.-Es!a2lecer9 cuando ello sea pos#2le9 s# los !r#nos de !ra2a:o de e:e K de calor d#s!#n!os de cero son pos#!#5os o nega!#5os. Se o%rece la soluc#&n de la par!e 3a4 coo #lus!rac#&n 3a4 En!ra 5apor a una !ur2#na ro!a!#5a K ace g#rar un e:e conec!ado a un generador. La en!rada K sal#da del 5apor se encuen!ra a la #sa al!ura. Par!e de la energ#a se p#erde a los alrededores coo calor. Soluc#&n(  

DF@I>IEC IEP  IE p@* 3deprec#a2le4

 I>IEC @DF S D nega!#5o F S nega!#5o

es es

324Se cal#en!a una corr#en!e con!#nua de proceso desde ) as!a **j'.La 5eloc#dad ed#a del Vu:o es la #sa a la en!rada ue a la sal#da9 K no aK ca2#o en la ele5ac#&n en!re es!os pun!os D  F @ H>  HE+  HE p 1 @ 5)

 HE+ @ *  HEp @ *

Q=

D@ Fs @ * por ue no se real#"a !ra2a:o

3c4Se produce una reacc#&n uí#ca en un reac!or con!#nuo ue no con!#ene par!es &5#les. Los ca2#os en la energ#a c#n!#ca K po!enc#al resul!an desprec#a2les. 3d4 D  F @ H>  HE+  HE p

3e4 HE+ @ * 3%4 HEp @ * 3g4 D @ ,- depend#endo de la reacc#&n 34 Fs @ * no aK par!es &5#les ∆H = Q (+,' -./.-. -. 12

)).- Es!a2lecer K s#pl#$car la ecuac#&n de 2alance de energ#a para los s#gu#en!es s#s!eas a2#er!os. a4 Para agua a !ra5s de la copuer!a de un d#ue K cae so2re el ro!or de una !ur2#na el cual ace g#rar un e:e conec!ado a un generador. La 5eloc#dad el Vu#do a a2os lados del d#ue resul!a desprec#a2le # el agua su%re ca2#os #ns#gn#$can!es en su pres#&n # !epera!ura en!re la en!rada K sal#da del s#s!ea.

D  Fs @ H>  HE+  HEp ∆Ep

 HEp@Fs  HEC@* su 5eloc#dad es desprec#a2le  HP@* K HT@* en!onces H> @ *  HT@* en!onces D@ *

24 Se 2o2ea pe!r&leo crudo a !ra5s de un oleoduc!o. La en!ras de la !u2ería se encuen!ra a )** por enc#a de la sal#da9 el d#7e!ro de la !u2ería es cons!an!e K  la 2o2a se encuen!ra u2#cada cerca del pun!o ed#o de la !u2ería. El calor  generado por %r#cc#&n en la !u2ería se d#s#pa a !ra5s de las paredes de la #sa.

D  Fs @ H>  HE+  HEp Q + Ws = ∆H

;@ cons!an!e 1@)  HEC@* D@ - porue se p#erde Fs@ - porue la 2o2a en!rega energía para o5er el pe!r&leo ).- ;e2en precalen!arse 1** +g-oles por ora de a#re desde ) a 1*j'9 an!es an!es de ue es!e se pene!re a un orno de co2us!#&n. El ca2#o de en!alp#a especí$ca asoc#ado con es!a !rans#c#&n es de 80* cal,ol. 'alcular el reuer##en!o de calor en CF9 supon#endo deprec#a2les los ca2#os en energía c#n!#ca K   po!enc#al. ;a!os =1 @ 1**Cg oles, T1 @ )j' T) @ 1*j' =) @ [\ D @ [\

Balance de Energ#a  H>  HE+  HE p @ D  Fs D@ H? D @  3? sal#da  ? en!rada4

D @ 31** +goles,4 31***gol,4 380*cal,ol4 31+cal,1***cal4 39186CJ,1Ccal4 31,6**s4 Q = $0$8# K9

).- Se epande 5apor9 ue se encuen!ra a )6*j' K 0 2ares 3pres#&n a2solu!a4 a!r7s de una 57l5ula a )**j'K  2ares. El calor perd#do ac#a los alrededores resul!a desprec#a2le K la 5eloc#dad de acerca#en!o del 5apor !a2#n resul!a desprec#a2le. La en!alp#a espec#$ca del 5apor es de )0 CJ,Cg a )6*j' K 0 2ares K  de )86* CJ,Cg a )**j' K  2ares. a4 U!#l#"ar la ecuac#&n de 2alance de energ#a para s#s!eas a2#er!os para calcular la 5eloc#dad del 5apor de sal#da. 24 supon#endo ue le 5apor se copor!a coo un gas #deal9 u!#l#"ar las en!alp#as espec#$cas dadas para calcular el 5alor de U del 5apor !an!o a las cond#c#ones de en!rada coo a las de sal#da. a4  H ?  HE+  HE p @ D  Fs  HE+  H> @ *  Hk+ @ -H ? H 2

Vf 

2

Vf 

√ Vf 2 ❑

v

2

 @ - 3>%  >#4 

 # @ ) 3>#  >%4  @ ) 3)00  )86*4 CJ,Cg X31***J,1CJ431=,1J43Cg ,  √ 22800 m / 2

 @

❑

S2

s

2

 ,1=4Y

2

Vf 


 HU @ H ?  AP  U# @ >#  P# # U# @ )0 CJ,Cg - 0 2ares 398818 CPa, 1 2ar4 *98)88 U# @ )0 CJ,Cg - )6096 CPa

m

3

 ,Cg 31 C=

m

3

m

3

 ,Cg

 ,1Cpa4 31CJ,1C=

m

3

 4

Ui = #0;83$

#,Cg @ )0*691 CJ,+g #  )0*691 CJ Energía #n!erna $nal U% @ ?%  P% % # 3 2ares4 @ )9866

m

3

 ,Cg a 0 + 

U% @ )86* CJ,Cg   2ar 398818 CPa,12ar4 *.8606 U% @ )86* CJ,Cg  8690 CPa

m

3

 ,Cg 31 C=, 

m

2

m

3

 ,Cg

 ,1CPa4 31CJ,1C=4

U%,Cg @ )0096 CJ,Cg Uf/Kg

8.- se e"clan ad#a27!#caen!e ) corr#en!es de agua líu#da. La pr#era corr#en!e en!ra al e"clador a *j' a ra"&n de 1* g,#n9 #en!ras ue la segunda en!ra a 8j' con un Vu:o de )* g,#n. Real#"ar un 2alance de energía para es!e proceso9 K  u!#l#"ando para calcular la en!alp#a especí$ca K9 en consecuenc#a 3a par!#r de las !a2las de 5apor4 la !epera!ura de la corr#en!e de sal#da 35ase el e:eplo 8.6-14. ;a!os =1 @ 1* g,#n =) @ )* g,#n = @ \ T1 @ *j' T) @ 8j' T @\ ?1 @ 1).0 CJ,Cg ?) @ 0. CJ,Cg

? @ \

Balance de Energía D  F @ H>  HE+  HE

p

 H> @ *  H> @ = _ ?  =1 _ ?1  =) _ ?) =1 _ ?1  =) _ ?) @ = _ ? 38* g,#n _ 1 Cg,1***g _6* #n , 4 _ ? @ X 31   * g,#n _ 1Cg,1***g _6* #n , 4 31).0 CJ,Cg4  3)* g,#n _ 1Cg,1***g _6* #n , 43.CJ,Cg4  Y 3)).8 Cg,4 _ ?@ 3 +g,4 31).0 CJ,Cg431.8 Cg,4 3. CJ, +g4

?



3111.11.)4 Cg, _ CJ,Cg )).8 Cg,

Ĥ3= 

#;&"03

'alculo de ?)

?

T

38-86431.0-6*.14 

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31.0-4 _3-)4@3-8.4 _3-14 -0*._ )@ 8.   

38.0*.4 j' )

Ĥ2=355.9

.- Una !ur2#na de descarga )**Cg, de 5apor sa!urado a 1 a!. Se desea genera 5apor a )**j' K a 1 a! ed#an!e el e"clado de la !ur2#na con una segunda corr#en!e de 5apor so2re calen!ado a )*j' K 1 a!. a4 s# de2en generarse ** Cg, de 5apor produc!o. ['u7n!o calor de2e agregarse al e"clador\ 35ase el e:eplo 8.6-14. ;a!os( =1@)** Cg,W 1 a! =)@\ =@** Cg, T)@ )* j' W 1 a! T@)** j'W 1 a!

Balance de energía

D  F @ H>  HE+  HEp D @ H> ❑

 H> @ ∑ ❑ n# ?# salida

❑

∑

❑

entrada

n# ?#

H> @ ** Cg, 3)0896 CJ,Cg4  1** Cg, 3)0) CJ,Cg4  )** Cg, 3)609 CJ,+g4  H> @ *6 CJ, @ *8 CF  Q= 30&=

*.- Se alacena 5apor en ) copar!##en!os de una c7ara a#slada.
s#s!ea es de 1*8*.* B!u,l2. Med#an!e el epleo de !a2las de 5apor cuando es!as sean necesar#as9 calcular la asa de 5apor ue se encuen!ra #n#c#alen!e en el copar!##en!o B. 3=o!a. El d#agraa de Vu:o para es!e s#s!ea cerrado de2ería  parecerse a auel del e:eplo 8.6-14

PROPOR'<=ES ;E LUJO MOLAR ;EL AL

1.1  ATM  1  A

 >

273 K 

N#  #00L,>

298 K 

22,4 < ¿ 1 MOL ¿

  $%" MOL,

1.1 atm

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1 atm

1 mol

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22.4 l t 

   ? MOL,

Balance del propano 14.7 mol

N43=

h

>

0.20 molC 3 H  8

mol

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, 0.40 mol/ C 3 H  8 mol

  ;8&%

molC 3 H 8  H 

BALA='E TOTAL ='>1*

@ 3190    69 4 ol '>1* , >

='>1*@ 10916 ol '>1* l2 2515-2-.7: I-.542 12 27. -. 42141  T.. 2 12 @2 127 2127  24.7 -. 4H.756 /22 12 .71456 -. 17 ..45457 //.77" L2 5./12456 @ 51 . .77 ..45457 -. .72 4127.

;#$cul!ades ( =o sa2er real#"ar 2alance de a!er#al

=o coprender los e:erc#c#os 'oo %ueron superadas( P#d#endo la ensean"a de 2alance de a!er#a K leKendo elder