MG. ING. SALVADOR ORTEGA
1. BALANCE DE MATERIA
c. Balance Entalpico del Proceso:
F . h f + Qr = V . hv + L . hl + Qc
.(1)
…
F = Flujo de alimentación (Kg/H) L = Flujo de Liquido concentrado (Kg/H) V = Flujo de Vapor (Kg/H) hf = Entalpia de alimentación hv = Entalpia de licor concentrado hl = Entalpia de vapor vapor secundario a temperatura temperatura Q = Velocidad de calor transferido a través de los tubos.
b. Balance de solvent solvente e
* F . hf + Q - V . hv – L . hl = 0 * …. de (1)
F . ( 1 X) = V + (1- X )
=>
V=F- L
* F(h h ) + Q (F L) (h - h ) = 0
1. BALANCE DE MATERIA
d. Balance Entalpico de Vapor de Agua
V o . Hv = Q + V o . hl V o . Hv - Q - V o . hl = 0
Q = V o ( Hv - hl ) = 0
Q = V o . hv-l Hv-l = Vapor latente de vapor que ingresa
VELOCIDAD DE TRANSFERENCIA DE CALOR:
Q = U . A ( To T ) –
U = Coeficiente de Transferencia de calor A = Área superficial de los tubos disponibles p/ transferencia de calor. To = Temperatura de saturación del vapor de agua que ingresa al primer filtro. T = Temperatura de ebullición del licor concentrado.
EJERCICIO 5: Una columna de destilación procesa 100 kg/h de una mezcla de 60% de NH3 y 40% de agua a una temperatura de 30 °C. El producto de cabeza contiene 99% NH3 y el fondo 0.5% de NH3. del condesado se extraen 1000000 Kcal/h. Todas la entalpias se toman de la temperatura del proceso a 95°C. ¿Se desea conocer que cantidad de destilado y de producto de fondo se obtendrá y que calor debe entregarse en el evaporador de fondo? Datos: considerar como sistema de Refrigeración el R 134-A Saturado Considerar las entalpias en la unidades Indicadas: Hv = Kcal/Kg Hl= Kcal/Kg Hf= Kcal/Kg
EJERCICIO 5:
EJERCICIO 6: Un evaporador continuo de efecto simple concentra 9 072 kg/hr (20 000 lbm/hr) de una solución de sal al 1.0% en peso que entra a 311.0 K (37.8ºC), hasta una concentración final de 1.5% en peso. El espacio del vapor en el evaporador está a 101.325 kPa (1.0 atm abs) y el vapor de agua que se introduce está saturado a 143.3 kPa (20.78 lb/plg2 abs). El coeficiente total U = 1 704 W/(H.m2·K) (300 btu/hr·pie2·ºF). Calcúlar las cantidades de vapor y de líquido como productos, así como el área de transferencia de calor que se requiere. Puesto que se trata de una solución diluida, suponer que el punto de ebullición es igual al agua. Datos: Cp= 4.14 Kj °K / Kg (0.99 BTU °F /VLb) Ti = 373.2 °K = 100 °C => hv = 2257 KJ/kg (970.3 BTU/lb)
EJERCICIO 6:
EJERCICIO 7: TAREA 1 A un evaporador de efecto simple con sistema de eliminación de cristales se alimenta 3200 kg/h de una composición de 16% de CLBa2, 26% CH3COOH (Ac. Acetico). Las fracciones parciales de los líquidos son: 47 % CLBa2, 23% CH3COOH. Así mismo se obtiene cristales solidos al 100% de CH3COOH.
Calcular: a.
Contenido liquido L en Lb/hr.
b.
Cantidad de cristales solidos S en Lb/hr
c.
Determine el Vapor V que se producen considerando Xv=0; Xs=0
EJERCICIO 8: TAREA 2 A un evaporador de efecto simple con sistema de eliminación de cristales se alimenta 78200 lb/h de una composición de 32% de Na2SO4, 15% CH3COOH (Ac. Acetico) y 7% KOH. Las fracciones parciales de los líquidos son: 46 % Na2SO4, 20.5% CH3COOH y 15% KOH. Así mismo se obtiene cristales solidos al 90% de Na2SO4 y 10% de CH3COOH
Calcular: a.
Contenido liquido L en Lb/hr.
b.
Cantidad de cristales solidos S en Lb/hr
c.
Determine el Vapor V (en Kg/dia - 1 dia = 2 turnos), que se producen considerando Xv=0;
EJERCICIO 9: Tarea 3 (Elemento Principal Sulfato de Sodio), Se alimenta a una columna de destilación 47000 lb/h, de una mezcla formada por 37% de Zn2SO4 , 22% CH3COOH y agua. El producto Destilado del condensador en la parte alta de la columna tiene concentración de CH3COOH 74% y 18% agua. El caudal que ingresa al deposito del condensador en la parte superior es de 25040 lb/h, que proviene de la destilación de la columna y una parte en el condensador regresa como reflujo y el resto se separa. Y los Solidos representa 57% del liquido. a. lb/h en la salida de los líquidos? b. Las Lb/h en el Destilado c. la fracción parcial en el vapor de Zn2SO4 d. ¿ Determine la cantidad de Reflujo en kg/mes Dato: XL CH3COOH es 39% XL H20 = es 16% X
es 79%
EJERCICIO 10: TAREA 4: Una columna de destilación procesa 230 Lb/h de una mezcla de 45% de metano saturado, 55% de agua a 113 °K; salen Metano saturado, procesados a 185°K y ……. Bares de presión. El vapor sale por la parte superior con una composición de 82% de metano. Y el liquido concentrado, sale 5% de agua. Datos: Qc= 2450 000 Kcal/h hf= kcal/Kg hv= kcal/Kg hl= kcal/Kg Calcular: a.
Vaporización V en Kg/h
b.
Líquidos condensados Kg/h
EJERCICIO 11 TAREA 5: 1200 libras de Ba(NO3)2, se disuelven en una cantidad suficiente de agua para formar una solucion saturada a 90 °C detemperatura, a la cual se tiene que la solubilidad es de 30.6 gr /100 g. de agua. La solucion luego se enfria a 20°C, a la cual la solubilidad es de 8.6 g /100 gr. Agua ¿Cuántas libras de agua se requiere ara la solucion a 90°C, y que peso de cristales se obtiene a 20°C?, asi como que cantidad de calor debe entregarse en el evaporador de fondo (Qr). Datos: hv=119 Kcal/kg hl= 195 kcal/kg hf= 133 Kcal/kg
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Los evaporadores inundados de vidrio trabajan con refrigerante con lo cual se llenan por completo a fin de tener humedecida toda la superficie interior del tubo y en consecuencia la mayor de transferencia de calor. El evaporador inundado de vidrio está equipado con un acumulador o colector de vapor que sirve como receptor de líquido, desde dicho acumulador el refrigerante es circulado por gravedad a través de los circuitos del evaporador.
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El objetivo de este depósito es separar líquido del vapor, volviendo el líquido al evaporador y regresando el vapor al compresor. El depósito alimentador también separa el vapor que se produce en la válvula de expansión, de tal forma que este vapor no contribuye a la caída de presión del evaporador.
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Se consideran tubos de pared gruesa cuando el espesor de dicha pared es igual o mayor a la décima parte del diámetro interior. Con cálculos previos que a continuación se presentan se designa un tubo de pared gruesa para este evaporador.
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Donde: St = Esfuerzo en Kg-f/cm2 R = Radio Exterior cm r = Radio Interior cm P= Presión kg/cm2
P= st (R2 – r2) (R2 + r2)
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El espesor del tubo se determina de la sgte. Manera:
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x = R – r
Donde: x = Espesor del tubo de vidrio (cm, pulg) R = Radio Exterior cm r = Radio Interior cm
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Se requiere emplear la siguiente ecuación: •
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Q = A x U x ΔT
DONDE: Q = Carga Térmica BTU/hr ΔT = Diferencial de temperatura. U = Coeficiente de transmisión de calor: Pulg/Hr ºF ft2 A = Área total: ft2
Así mismo: •
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U=k/x
k = Conductividad térmica: BTU-pulg / hr ºF ft2
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PROBLEMA 1 . Determinar el espesor de un Tubo de vidrio instalado a un evaporador que tiene un esfuerzo unitario de 25.49 kg/cm2 y contiene un presión de 10.546 kg/cm2. El tubo de vidrio empleado contiene un radio interior de 0.375 cm.
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SOLUCION •
P= st (R2 – r2) (R2 + r2)
Donde: St = Esfuerzo en Kg-f/cm2 R = Radio Exterior cm r = Radio Interior cm
x = R –r
x
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PROBLEMA 2. Una Vitrina de vidrio que contiene un evaporador, esta compuesto por un compresor de ¼ H.P. pesado de marca DANFOSS. Mod. NF9FX, Se considero una temperatura de enfriamiento de -15 ºC y una Temperatura de medio ambiente de 33 ºC. El espesor del vidrio de la vitrina es de 60 cm y se considero una conductividad térmica del vidrio de 0.212 BTUplg/hr oF ft2. ¿ Determine La Carga Térmica Q en BTU/Hr??
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Datos:
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X = 0.208 cm. Espesor de vidrio.
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T interna = -15 ºC
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T externa = 33 ºC
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Solución:
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PROBLEMA 2. ¿ Determine La Carga Térmica Q en BTU/Hr?? Datos:
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X = 0.208 cm
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T interna = -15 ºC
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T externa = 33 ºC
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Solución:
TRABAJOS Semestral
7 CONTENIDO DEL TRABAJO SEMESTRAL 1. DESCRIPCION DEL EQUIPO (TEORIA EN GENERAL) 2. FUNCIONES PRINCIPALES 3. APLICACIONES INDUSTRIALES. 4. PLANO – ESQUEMA DE OPERACON 5. DIAGRAMA DE FLUJOGRAMA DEL PROCESO 6. BALANCE DE MASA Y ENERGIA EN LA PRODUCCION 5.1. plantear un problema operativo en pizarra. 6. DISEÑO DE ACCESORIOS AL EQUIPO A DESARROLLAR (CALDERA, REACTOR, TANQUES, TUBERIAS, MOTORES, BOMAS, ETC) 7. MAQUETA DEL EQUIPO PRINCIPAL 8. Informacion Normas Tecnicas en INACAL / INDECOPI 9. SISTEMAS REGENERATIVOS AMBIENTALES SE EMPLEA. 10. Trabajo impreso y ppt 11. NOTA DE TRABAJO SEMESTRAL = 20
