1. Para el proceso de mezcla de benceno con aire, se emplea 500 mol C6H6/h que representa el 20% de la alimentación de aire.
En un proceso donde no hay reacción, el número de moles se mantiene (conservación de masa): Balance General (en moles):
a) Diagrama de Flujo: { {
Porcentaje de los Productos:
Del texto: “500 mol Benceno, representa el 20% de alimentación de aire “n1”:
Analizamos la composición del aire entrante:
b) Escala de 2000Kmol aire para la alimentación: Factor escalar: ⁄⁄ ,
Multiplicamos las corrientes por el factor escalar y tenemos el nuevo diagrama:
*Además los porcentajes se mantienen. { {
2. Un tanque de 5m de diámetro y m de altura, contiene una solución ocupando 90% de su capacidad. La solución de H2SO4 fue preparada a 50% en volumen. (Densidad H2SO4=1.8g/cm3). Luego se evapora 20 y 5% en volumen de solvente y soluto respectivamente.
( ) { Preparado inicialmente al 50%: Evaporación Porcentual { { Total: 19.688 { { Recordar: Total: 28238.4
3. Mediante un proceso de destilación, se separan en dos fracciones 1500moles/h de una mezcla de benceno (B) t tolueno (T) que contiene 45% de benceno. La velocidad del flujo de benceno en la corriente superior es de y en la corriente inferior la velocidad e flujo de tolueno es de
600molT/h.
Para un proceso estacionario, escribir lo balances del B y T y calcular las velocidades de flujo desconocidas en las corrientes de salida.
{
300 molB/h, n
1molT/h
n
2molB/h, 600
molT/h
4. Se tienen dos mezclas de etanol y agua, que se combinan en un mezclador. La primera contiene 500Kg al 40% en peso de etanol, y la segunda de 400Kg al 60% en peso de etanol.
{ { { a.1) Composición en PESO:
b) Para obtener 45% en masa:
Combinamos “a” Kg de Mezcla 1 y “b” Kg de mezcla 2, Luego:
Etanol: (0.4a +0.6b) Kg; Agua (0.6a + 0.4b) Kg
Toda combinación de la mezcla 1 y 2 en relación de 3 a 1, se obtener una composición al 45% de etanol en masa. Posibilidad 1: 450 a.2) Composición en MOLES:
Moles Totales: 9.565 + 25.555 = 35.12Kmol
( ) ( ) ( ) ( ) Posibilidades de solución:
Posibilidad 1: 450Kg de Mezcla 1 y 150Kg de Mezcla 2
5. Una corriente de aire húmedo entra a un condensador en el cual se condensa el 95% de vapor de agua del aire. Es posible considerar que el aire seco tiene 21mol% de O2 y el resto N2.
( ) { ( ) ( ) { ( ) ( ) Alimentación: ( ) ( ) a)Flujo Condensado: { ( ) b) Flujo de Gas:
Balance General (mol/h): Alimentación = Flujo Condensado + Gas
c) Composición del Gas (271.5 mol/h)
1. Concentración de Zumo de Naranja de 12%a 42% en peso de Sólido.
Z1 = 100Kg/h (Producto)Balance de Solidos Global:
Balance de masa Global:
( ) ( ) ( ) ( ) Balance de masas en el evaporador:
Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 V6
Masa (Kg) 100 9.95 90.05 18.62 28.57 71.43
Concentración 0.12 0.12 0.12 0.58 0.42 0
De La tabla anterior:
Solido: Masa * Composición; Agua: Masa restante
Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 V6
Solido(Kg) 12 1.195 10.805 10.805 12 0
Agua(Kg) 88 8.755 79.245 7.82 16.57 71.743
2.
Se concentran 8000Kg/h de una solución de Sal de 1.2% (38°C) a 2.5% en Peso:
En el Vértice 1-2-3: ( ) ( )
a,b) Balance de Solidos:
Balance de Masa: De las tablas, para W(105°C) y V(1atm):
( ) ( ) ( ) ( ) (
) Balance de Energía:
Reemplazamos los valores Obtenidos líneas arriba, considerando T.ref=TL=100°C
( ) ( ) ⁄ c) Calculando Calor Transferido y Área de Calefacción:
3.1. En un evaporador simple se concentran 18000kg/h de una disolución desde el 10% hasta el 50% en peso: 3.2. Continuación: ( ) ( ) ( ) ( ) Balance de Solidos: d) Balance de Masa: { {
a,b,c) Flujo de Solidos y Agua:
Alimentación Producto:
Para W
( )Para W
( ) ( )
( ) ( ) ( ) (
)
a) Balance de Energía:
Reemplazamos los valores Obtenidos líneas arriba, considerando T.ref=TL=95°C
( ) ( ) b) Calculando Calor Transferido y Área de Calefacción:
1. Problema 1: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
2. Problema 2: La presión parcial del vapor de agua en una masa de aire húmedo a 40ºC y 750mmHg es 16mmHg
D
( ) ( ) ( ) ( )a) Temperatura de Rocío (Saturación)
De las tablas, un contenido de agua con 16mmHg, se encuentra entre 18 y 19 °C. b) Humedad Absoluta: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ⁄ ) ( ) c) Calor Específico d) Volumen específico: e) Entalpia específica (0°C):
Ejercicio 3:
Del Diagrama Psicométrico, de aire a 35°C y temperatura húmeda a 25°C.
Ubicamos el punto que describe el estado actual, (Intersección de la vertical 35°C, y la Diagonal 25°C). “Punto Amarillo”
a) Humedad Absoluta: Seguimos desde el punto la línea horizontal roja hacia la derecha () *Y = 0.016 Kg Agua / Kg Aire Seco
b) Humedad Relativa: la curva que “Aproximadamente” pasa por ese punto señala: * Hr = 0.45
c) Temperatura de Rocío: Del punto sobre la línea horizontal roja a la izquierda, hasta la curva de saturación, luego hacia abajo, por la línea también roja.
*Ts = 21.3°C
d) Humedad de Saturación por enfriamiento adiabático: Seguimos la diagonal verde, de la temperatura húmeda, y luego por la horizontal verde hacia la derecha ()
*Hs (enf. Ad) = 0.020 Kg Agua / Kg Aire seco.
e) Humedad de Saturación a la temperatura a la que se encuentra: Seguimos la línea vertical celeste que describe la temperatura actual hasta la curva de saturación, luego hacia la derecha () por la horizontal celeste:
f) De los otros Diagramas, para Calor y volumen: Ubicamos el estado actual y respondemos las interrogantes:
Volumen específico:
Estado actual a 35°C, ascendemos por la vertical roja, y hacia la derecha:
(), Aire Saturado: 0.93 m3/kg
(), Aire Saturado: 0.87 m3/kg Calor Específico:
De ta temperatura actual calculada 0.016 seguimos la Linea vertical roja Hacia abajo y luego la naranja hacia la Izquierda:
1. Secado por ambas caras planchas de 20cmx30cmx1cm. Si es peso seco es de 400g.
Tenemos:
Tiempo en minutos del proceso, y el peso total en gramos (las dos primeras columnas de la tabla adjunta)
a) Curva de Velocidad de Secado:
Tiempo Peso total Contenido Kg Agua /
dx/dt Valor medio Wp
(min) (gr) Humedad Kg Solido seco Kg Agua/Sol (Kg agua/m2.h)
0 532 132 0.330 10 514 114 0.285 -0.005 0.308 0.900 20 496 96 0.240 -0.005 0.263 0.900 30 483 83 0.208 -0.003 0.224 0.650 40 470 70 0.175 -0.003 0.191 0.650 50 462 62 0.155 -0.002 0.165 0.400 60 454 54 0.135 -0.002 0.145 0.400 70 449 49 0.123 -0.001 0.129 0.250 80 443 43 0.108 -0.002 0.115 0.300 90 440 40 0.100 -0.001 0.104 0.150 100 436 36 0.090 -0.001 0.095 0.200 110 434 34 0.085 0.000 0.088 0.100 120 431 31 0.078 -0.001 0.081 0.150 y = -0.0041x + 0.3275 R² = 0.9945 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Kg Agua / Kg Solido seco
b) Para t=0,
c) Velocidad Constante de secado:
El coeficiente de la ecuación de los 4 puntos lineales de “dx/dt” ⁄ ⁄ d) Humedad:
Crítica: El último de los 4 puntos,
Equilibrio: El último punto de la gráfica,
2. Material de A = 15m2, Secado por AMBAS CARAS (AT=2xA=30m2) Peso Total inicial = 12Kg; Pierde 3.5Kg en 2 horas. (Velocidad Constante) Peso mínimo a velocidad cero: 6.4Kg. Con 1.3Kg de Agua.
A Final del Proceso (en el quilibrio)
a) Humedad Crítica: (luego de las 2 horas)
b) Velocidad de Secado:
Antes del punto crítico, tenemos una velocidad constante (dx/dt) ( ) ⁄ ⁄ c) Humedad de Equilibrio: (Al final a velocidad CERO)
d) Humedad Libre en el Punto crítico, (como referencia los cálculos de (a))
( )
( )
3. Investigacion sobre secadores.
a) Secador flash
El secado instantáneo o Flash consiste en la eliminación rápida de la humedad de
los sólidos pulverizados o micronizados, es decir de agua superficial. Esta
velocidad que permite la transferencia de calor desde el gas hacia las partículas
de solido suspendido es muy alta y el secado es rápido, de forma que no se
requiere más de 3 ó 4 segundos para evaporar toda la humedad del producto
deseado. El corto tiempo de retención permite un control máximo del secado sin
modificar la calidad del producto terminado.
Para lograr esto tenemos que la temperatura del gas es elevada con frecuencia a
650⁰C (1200 ⁰F), pero el tiempo de contacto es tan corto que la temperatura del
solido rara vez supera 50
⁰C (90⁰F) durante el secado. Por lo tanto, el secador
flash se puede utilizar en materiales sensibles, ya que que en otro tipo de
secadores tendrían que secarse indirectamente con un medio de calefacción
mucho más frio.
Como ventajas tenemos:
Secado de productos granulados y pulverulentos
Admite humedades de hasta el 80%
Secado de productos termo sensibles o combustibles
Control preciso del secado aún con alimentación irregular o variación
sensible de la humedad
