UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS REGIÓN POZA RICA - TUXPAN INGENIERÍA QUÍMICA IQ-VII-1
INGENIERÍA DE PROCESOS DR. MIGUEL ÁNGEL MORALES CABRERA
TAREA TAREA 4. SELECCIÓN SELECCIÓN DE VARIABLES VARIABLES DE DISEÑO DE 3 PROCESOS QUÍMICOS Y ESTIMACIÓN DE GRADOSDE LIBERTAD CARLOS ALEJANDRO AVELINO GARCÍA S1200440
PROBLEMA #1
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
Ecuaciones del proceso:
C A =
F 0 v
0
Ecuación primer proceso 1
k
=
x tC A ( 1 x ) −
∝
Ecuación primer proceso 2 1
−
C A =e
k (t −t 0 )
∝−
1
Ecuación primer proceso 3
F A =C A v 2
0
Ecuación primer proceso 4
C p ρv ( T − T 0 ) =Q 1−∆ HV ( C A −C A ) 0
Ecuación primer proceso 5
Q 2 =U A ∆ T Ecuación primer proceso 6
∆ T =
( T
1
−
T 2 ) −( T 2 −T 3 )
(T ( T
−
T 2 )
2−
T 3 )
1
ln
Ecuación primer proceso 7
U =U 1 ( F A , T F , T 1 , F A , T 2 , T 3 ) 0
2
Ecuación primer proceso 8
Q T =Q 1+ Q 2 Ecuación primer proceso 9
Variables: F A , v , x , t , C A , Q 1 ,U ,∆ T ,F A ,T 1 ,T 2 ,T 3 ,Q2 0
2
a) Grados de libertad: F =13− 9= 4
E,V + 1 2 3
F A
0
F
)
U
∆ T
T 1
T 2
T 3
Q2
C A
F A
2
Q1
4 H K
E,V + 1 2 3 4 H K
F A
0
F
)
U
∆ T
T 3
T 2
Q2
C A
F A
2
E,V + 1 2 3 4 K
Q1
F A
0
F
)
U
T 2
Q2
T 3
F A
C A
2
E,V + 1 2 3 4 K
Q1
F A
0
F
)
U
Q2
T 2
F A
C A
2
E,V + 1 2 3 4 E,V + 1 2 3 4
Q1
F A
0
F
)
U
T 2
F A
C A
Q1
2
F A
0
F
)
T 2
C A
U
F A
2
E,V + 1 2 4
F A
0
F
)
T 2
F A
2
U
b) Las mejores variables de diseño son: F A
Flujo molar
= 0
v = Flujo volumétrico x Grado de conversin =
t Tiempo =
Secencia de c!lclo:
P+'+ (!# +(!'&# %& F A , v , x , t 0
C+" F A
0
5 '&#/&(! (+ &,/+,$-" 1 5 #& !)$&"& C A . 0
C!" C A 5 &( +(!' %& F #& '&#/&(& (+ &,/+,$-" 2 5 #& !)$&"& . 0
C!" (+ &,/+,$-" 2 #& !)$&"& CA %& (+ &,/+,$-" 3 5 #& &*(&+ (+ +'$+(& ). D& (+ &,/+,$-" #& !)$&"& &( +(!' Q. C!" (+ &,/+,$-" H #& !)$&"& A ,!" (+ +5/%+ %& (+ &,/+,$-" 5 .
PROBLEMA #"
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
= >C/9")!# '+%!# %& ($&')+% &F$#)&"?
Ecuaciones del proceso: F 1 x 1+ F 2 x 2= F 3 x 3 Ecuación segundo proceso 1
F 1 H 1+ F 2 H 2+ Q1 = F 3 H 3 Ecuación segundo proceso 2
Q 1=m v ( H v −! 1) Ecuación segundo proceso 3
Variables: F 1 , F 2 , F 3 , Q , mv
Grados de libertad: F =5−3 =2
E, V+'
F 1
1 2 3
E, V+' 1 2 E, V+' 1
mv
F 1
F 2
F 3
Q
F 1
F 3
F 2
Las mejores variables de diseño son: F 1 " F 2
Q
F 3
F 2
PROBLEMA #
U"+ *&,(+ %& 2 ,!*!"&")&# + 5 %!"%& + &# *9# !(9)$( /& + + #&+'+'#& +%$+9)$,+*&")& &" /" #&+'+%!' %& +!'$+,$-" %9$) #&+'+%!' +#6=. L+ #$/$&")& :/'+ */&#)'+ &#/&*9)$,+*&")& (+# +'$+(&# %& $")&'#. += D&#+''!((&" /" *!%&(! /& '&'&#&")& &#)& #$#)&*+.
= C+(,/(&" (!# '+%!# %& ($&')+%.
Ecaciones del $roceso: Fx F =V" v + #x # Ecuación tercer proceso 1
$ i=
" v x A Ecuación tercer proceso 2
T v =T # Ecuación tercer proceso 3
Variables T F , # , x # , x F , k i
Grados de liberta: F =5−3 =2
E, V+'
T #
1 2 3
L
x #
x F
E, V+'
T #
1 3
L
x #
x F
E, V+'
T #
1
L
x #
Las mejores variables de diseño son: # " x #
Biblio%ra&'a
J$*"&< G. A. 2003=. Diseño de procesos en ingeniería química. G/+"+@/+)!< MF$,! R&&')< S. A. &'"< D. Q. 1KKK=. Procesos de transferencia de calor. MF$,!< D. . CECSA. M,C+&< . L.< S*$)6< J. C.< +''$!))< P. 1KK=. Operaciones unitarias en ingeniería química C/+')+ &%.=. M+%'$%< E#++ M,G'+ $((< I",.
