Problema transcrito sobre Diseño de Elementos de Maquina.
problema 1 fase 2
Descripción completa
PROBLEMA 1
La Blue Ribbon Sour Mash Company planea producir alcohol por medio del proceso que se muestra en la digui 170°F.
El alcohol se extrae en forma de solución al 60% (en peso) de la primera columna de destilación fraccionada; el hasta obtener, en la segunda columna, una solución de 95% de alcohol y agua esencialmente pura. Las dos colu suministra con vapor de agua. El agua de que se dispone para el condensador está a 80°F. En la siguiente lista s corrientes:
(a) Determinar el peso de las siguientes corrientes por hora: 1.-Destilado, columna (I) 2.-Reflujo, columna (I) 3.-Residuo, columna(I) 4.-Destilado, columna (II) 5.-Reflujo, columna (II) 6.-Residuo, columna (II) (b) Calcular la temperatura del residuo que sale del cambiador de calor III (c)Determinar el suministro total de calor al sistema en Btu/hr. (d)Calcular los requerimientos de agua para cada condensador y el cambiador de calor II en galones por hora e
Datos e información de la operación: Corriente Estado Temp. Eb. (°FCp, Btu/lb°F lCp, Btu/lb°F Calor de vaporización Btu/lb AlimentaciónLíquido 170 0.96 950 Alcohol 60% Liquido o vap 176 0.85 0.56 675 Residuo (I) Liquido 212 1 0.5 970 Alcohol 95% Liquido o vap 172 0.72 0.48 650 Residuo (II) Liquido 212 1 0.5 970
proceso que se muestra en la diguiente figura. La masa de granos molidos se alimenta al intercambiador de calor para calentarla a
umna de destilación fraccionada; el residuo no contiene alcohol. El alcohol al 60% se vuelve a someter a destilación fraccionada ua esencialmente pura. Las dos columnas operan con una relación de reflujo de 3:1 y el calor de las partes bajas de las columnas se or está a 80°F. En la siguiente lista se resumen los datos operacionales y las propiedades físicas que se han obtenido para las
or de calor II en galones por hora en base a que la máxima temperatura de salida del agua de este equipo es de 130°F.
vaporización Btu/lb
de calor para calentarla a
estilación fraccionada bajas de las columnas se obtenido para las
es de 130°F.
F Agua Alcohol M.O.
10000 lb/hr 80% 10% 10%
Agua Alcohol M.O.
MASA DE GRANOS
8000 1000 1000
Columna de destilaci on fracciona da I
lb/hr lb/hr lb/hr
T
108.32 °F
Intercambiador de calor III
R1 12% M.O. 88% Agua
8333.33333 lb/hr 1000 lb/hr 7333.33333 lb/hr
Datos generalres Alc. Col. I 60.00% Alc. Col. II 95.00% Reflujo M1 3a 1= Reflujo M2 3a 1= Datos para la temperatura de salida Tref 80 °F Q1 0 btu/hr Q2 864000 btu/hr Q4 1100000 btu/hr Q3 8333.3333T 666666.667
Datos para flujo de agua I 3 3
Q1 Q2 Q3 Q4 Tref Tsol
NOTA Resultados de balance de materia, energía y temperatura Resultados de flujo de agua
Vb1 60.00% Agua 40.00% Alcohol
W1
Columna de destilaci on fracciona da I
10795.2444 GPH
M1 60.00% Alcohol 40.00% Agua
6666.66667 lb/hr 4000 lb/hr 2666.66667 lb/hr
Condensador I
5000 lb/hr 3000 lb/hr 2000 lb/hr
D1 60% Alcohol 40 Agua
1666.66667 lb/hr 1000 lb/hr 666.666667 lb/hr
Intercambiador de calor I
Datos para flujo de agua I -96 W1 0 btu/hr 4500000 btu/hr -46 W1 176 °F 130 °F
Q1 Q2 Q3 Q4 Tref Tsol
Datos para flujo de agua II 2736842.11 btu/hr -36378.947 btu/hr -92 W2 -42 W2 172 °F 160 °F
Datos para flujo de agua III Q1 Q2 Q3 Q4 Tref Tsol
Vb2 95.00% Alcohol 5.00% Agua
W2
Columna de destilaci on fracciona da II
M2 95.00% Alcohol 5.00% Agua
4210.52632 lb/hr 4000 lb/hr 210.526316 lb/hr
6652.79978 GPH
Condensador I
3157.89474 lb/hr 3000 lb/hr 157.894737 lb/hr
D2 95% Alcohol 5% Agua
R2 Agua
614.035088 lb/hr 614.035088 lb/hr
W3
Datos para flujo de agua III 0 btu(hr -45473.684 btu(hr -80 W3 -30 W3 160 °F 100 °F
Intercambiador de calor II
109.088785 GPH
Determinacion de calor al sistema Para ∆Hs1 Tref 176 °F Alim -921600 btu/hr Reflujo 0 btu/hr Vapor H2O ∆Hs1 Residuo -564000 btu/hr Vapor H2O 4500000 btu/hr ∆Hs1 4857600 btu/hr
Para ∆Hs2 Tref 172 °F Alim 5666.66667 btu/hr ∆Hvap 1125000 btu/hr Relujo II -27284.211 btu/hr Vapor H2O ∆Hs2 Residuo II 24561.4035 btu/hr Vapor H2O 2736842.11 btu/hr ∆Hs2 1658021.05 btu/hr Para QE QE 1125000 btu/hr
