Problema 11 y 12

PROBLEMA 11 Se dispone de un intercambiador intercambiador de calor experimental experimental de un área de 4. La temperatura de ingreso y salida del fluido caliente es de 250 y 130, respectivamente. La Temperatura de entrada del fluido frío es de 40. El flujo del fluido caliente es de 40 y su Cp es de 5; en cambio el fluido frío tiene un flujo de 50 y su Cp es de 15. Con los resultados resultados del trabajo experimental experimental se desea diseñar un intercambiador de calor comercial que tiene una temperatura de ingreso del fluido caliente de 300 y su temperatura de salida es de 120. El calor específico es de 5 y su flujo es de 400. La corriente fría ingresa a la temperatura temperatura de 40, con capacidad calorífica de 15 y flujo de 600. Calcule: a) El coeficiente global de transferencia de calor b) El área del intercambiador de calor comercial

Solución: a)

El coeficiente global de transferencia de calor Considerando para un IC en paralelo.

        

        

       ̇           ̇        -El coeficiente global de transferencia de calor se puede determinar determinar de la ecuación.

       Necesitamos Necesitamos temperatura de salida del flujo frio.

El calor entregado por el IC.

   )  (  )  (                        ) (  )  (                                 b) El área del intercambiador intercambiador de calor comercial IC de calor comercial comercial

               ̇           ̇   

        

        Para determinar el área requerida r equerida usamos la ecuación de transferencia tr ansferencia de calor.

 El calor entregado por el IC.

   )  (  )  (                    ) (  )  (                                       

El área requerida par aun intercambiador seria 62 m2

PROBLEMA 12 Un proceso para la producción de fibra de acetato de celulosa genera una corriente de desecho conteniendo principalmente aire pero con una pequeña cantidad de vapor de acetona. El flujo de aire es de 300 kmoles/h y el de acetona es de 4,5 kmoles/h. Se propone recuperar acetona de la corriente de aire, por absorción en agua, seguido de destilación para separar la mezcla acetona/agua. acetona/agua. El absorbedor requiere un flujo de agua 2,8 veces mayor mayor que el de acetona. a) Asumiendo un costo de acetona de 34,8 $/kmol, agua de proceso de 0,004 $/kmol y el proceso opera por 8000 horas anuales. Calcular el valor neto de productos asumiendo recuperación completa de la acetona. b) Si tanto el absorbedor como la columna de destilación operan con una recuperación de 99 % de acetona y si el producto del tope de la columna de destilación debe tener una pureza del 99 %: (b.1) represente el diagrama de flujo del sistema; (b.2) calcule los flujos de la acetona y el agua de entrada y salida de la columna de destilación. SOLUCION: A) Valor neto de Productos = Costo. Flujo Acetona - Costo. Flujo Agua Operación = 8000 horas/año Flujos

Costos ($/kmol)

Costo.Flujo ($/h)

Aire

Flujos (kmoles/h) 300

Acetona

4.5

34.8

156.6

Flujo de agua

12.6

0.004

0.0504

Valor neto de Productos = VNP = (156.6 - 0.0504) $/h = 156.5496 $/h VNP =

          ⁄

B) Flujos Aire

Absorbedor (kmoles/h) 300

Salida Absorbedor -

Entrada Destilador -

Salida Destilador -

Acetona

4.5

4.455

4.455

4.41045

Flujo de agua

12.6

12.6

12.6

12.6

Absorbedor como la columna de destilación operan con una recuperación de 99 % de acetona 4.5 *0.99 = 4.455 El producto del tope de la columna de destilación debe tener una pureza del 99 % 4.455 * 0.99 = 4.41045