EJERCICIOS OCON TOJO CAP 3.docx

(1)

PROBLEMA DE CONDENSADOR

(2)

(3)

Calculando la altura de la pierna barométrica:

PROBLEMA 3-

(4)

En un evaporador

En un evaporador de simple efecde simple efecto se concentra una dto se concentra una disolución de BrNa isolución de BrNa desdedesde el 10% hasta el 40% en peso, empleando vapor de calefacción a 2.6 at y el 10% hasta el 40% en peso, empleando vapor de calefacción a 2.6 at y siendo la temperatura de condensación del vapor procedente de la cmara de siendo la temperatura de condensación del vapor procedente de la cmara de eva

evapoporacración ión 40!40!". ". El El coecoe#ci#ciente ente intinte$re$ral al de de tratransmnsmisiisión ón de de cacalor lor papara ra laslas condiciones de traa&o es 1600 'cal(m

condiciones de traa&o es 1600 'cal(m22_{. ). !". *os calores espec+#cos de las}_{. ). !". *os calores espec+#cos de las}

dis

disoluoluciociones del 10% nes del 10% del 40% son 0. y del 40% son 0. y 0.60.61- cal(1- cal('$.'$.!". "al!". "alc/lc/lese laese la capacidad del evaporador en '$(m

capacidad del evaporador en '$(m22_{.h si la solución entra a 20!".}_{.h si la solución entra a 20!".}

1at 1at   -.6mm)$-.6mm)$ 2. 2.66at at  1912.456mm1912.456mmHg Hg →→ T T W W = 128°C= 128°C Q Q A A

=

U ∆U ∆ T T

=

((

1600 1600_kcal_kcal m m22h r ° C h r ° C

))

((

128 128

−

4040

))

_°°C_C

=

140812.23140812.23 kcal kcal m m22hrhr w w

=

Q Q λ λ_W_W

=

140812.23 140812.23 kcal kcal m m22hrhr

((

648.66648.66

−

128.367128.367

))

kcalkcal kg kg

=

270.64270.64 kgkg m m22hrhr

Balance de materia 3sólidos Balance de materia 3sólidos

F F X X _F_F

=

S S X X _S_S F F

((

0.10.1

))

=

_S_S

((

0.40.4

))

S S

=

0.250.25_F_F

5el alance $eneral 

5el alance $eneral  F F

=

E E

+

SS E

E

=

0.750.75_F_F

B7*7N"E 5E ENE89:7 B7*7N"E 5E ENE89:7

W

(5)

W

( (

H H _W_W

−

hh_w_w

))

=

SS hh_ss

+

E H E H _E_E

−

F F hh_f f ;ara entalpias ;ara entalpias h h_ss

=

Cp∆T Cp∆T

=

=((

0.6130.613

) ) ((

4040

−

00

))=

=

24.5224.52 kcal kcal kg kg h h_F_F

=

Cp∆T Cp∆T

=

=((

0.8880.888

) ) ((

2020

−

00

))=

=

17.7617.76 kcal kcal kg kg W W

=

((

0.250.25 F F

) ) ((

24.5224.52

))+

+((

0.750.75 F F

) ) ((

614.7614.7

))−

−((

F F

) ) ((

17.7617.76

))

520.293 520.293

=

449.395 449.395 520.293 520.293 F F

=

270.64270.64 F F

=

270.64270.64 0.8637 0.8637

=

313.33313.33 kg kg m m22hrhr

PROBLEMA 3-!

<e han de concentrar

<e han de concentrar 1000'$(h de una disolución coloidal desde el 20% h1000'$(h de una disolución coloidal desde el 20% h astaasta el 60% en peso, en un evaporador simple cuyo = 1600 'cal(m

el 60% en peso, en un evaporador simple cuyo = 1600 'cal(m22_{.h.!". El vapor}_{.h.!". El vapor}

de calefacción es vapor saturado a 1.at, y en la cmara de evaporación la de calefacción es vapor saturado a 1.at, y en la cmara de evaporación la presión asoluta es de 10mm)$. *a disolución no tiene aumento apreciale presión asoluta es de 10mm)$. *a disolución no tiene aumento apreciale en

en el el pupuntnto o de de eeulullilicición ón y y ententra ra en en el el evevapapororadador or a a 2020!" !" cocon n un un cacalolorr especi#co de 0.>2 'cal('$.!" variando este

especi#co de 0.>2 'cal('$.!" variando este linealmente con la concentración.linealmente con la concentración. "a

"alclc/l/lesese e el el coconsnsumumo o hohorararirio o de de vavapopor r de de cacalelefafaccccióión n y y la la susupeper#r#cicie e dede calefacción necesaria. calefacción necesaria. 1at 1at   -.6mm)$-.6mm)$ 1.at  1.at  1324.008mmHg 1324.008mmHg → → T T W W = 116.26°C= 116.26°C ? ? T T EE =60.05°C =60.05°C a 10mm)$a 10mm)$

(6)

Balance de materia 3sólidos Balance de materia 3sólidos

F F X X _F_F

=

S S X X _S_S S S

=

F X F X F F X X SS

=

((

1500015000

)(

0.20.2

))

((

0.60.6

))

=

50005000 kg kg hr hr ;ara entalpias ;ara entalpias "omo en < el "p varia

"omo en < el "p varia linealmentelinealmente Cp Cp

=

11

−

((

11

−

_Cp_Cp₀₀

))

((

xx x x00

))

=

11

−

−((

11

−

0.920.92

))

((

0.60.6 0.2 0.2

))

=

0.760.76 h h_ss

=

Cp∆T Cp∆T

=

=((

0.760.76

) ) ((

60.0560.05

−

00

))=

=

Cp∆T Cp∆T

=

=((

0.920.92

) ) ((

2020

−

00

))=

=

18.418.4 kcal kcal kg kg H

H _E_E

=

623.2623.2kcalkcal

kg kg H H _W_W

=

644.728644.728 kcal kcal kg kg h h_w_w

=

116.47116.47 kcal kcal kg kg

(7)

λ

λ_W_W

=

528.258528.258kcalkcal

kg kg

=

E E

+

SS E E

=

F F

−

SS

=

1500015000

−

50005000

=

1000010000 kg kg hr hr B7*7N"E 5E ENE89:7 B7*7N"E 5E ENE89:7 W

W

( (

H H _W_W

−

hh_w_w

))

=

SS hh_ss

+

E H E H _E_E

−

F F hh_f f W W

=

((

50005000

) ) ((

45.63845.638

))+

+((

1000010000

) ) ((

623.2623.2

))−

−((

1500015000

) ) ((

18.418.4

))

528.258 528.258

=

11706.7611706.76 kg kg hr hr A A

=

WλWλ U U ∆∆ T T

=

((

11706.7611706.76

)(

528.258528.258

))

((

16001600

)(

116.26116.26

−

60.0560.05

))

=

68.7668.76mm 2 2

PROBLEMA 3-"

=n evaporador simple se alimenta con disolución de Na"l al 1% a ra@ón de =n evaporador simple se alimenta con disolución de Na"l al 1% a ra@ón de 10000'$(h. El producto de salida son cristales de Na"l acompaAados con el 10000'$(h. El producto de salida son cristales de Na"l acompaAados con el 20% en peso de a$uas madres cuya concentración es 26.>% en peso de Na"l. 20% en peso de a$uas madres cuya concentración es 26.>% en peso de Na"l. *a disolución entra en el evaporador a 20!", se calienta con vapor saturado a *a disolución entra en el evaporador a 20!", se calienta con vapor saturado a 1.

1.00at at y y en en la la ccmamara ra de de evevapaporaoracición ón se se mamantntieiene ne un un vavac+c+o o tatal l uue e lala disolución hierve a 4!", con un incremento en el punto de eullición de 6!". disolución hierve a 4!", con un incremento en el punto de eullición de 6!". ;

;ara ara el el coecoe#ci#ciente ente intinte$re$ral al de de tratransmnsmisiisión ón del del cacalor lor en en las las concondicdicioniones es dede operación puede tomarse el valor de

operación puede tomarse el valor de 1400 'cal(m1400 'cal(m22_{. ). !"C el calor}_{. ). !"C el calor especi#co del}_{especi#co del}

Na"l solido es 0.2

Na"l solido es 0.2 'cal('cal('$.!'$.!", el ", el de la de la disodisoluciólución n del 1% es del 1% es 0.> 'cal('0.> 'cal('$.!" y$.!" y puede considerarse ue var+a linealmente con la concentración, calc/lese

puede considerarse ue var+a linealmente con la concentración, calc/lese a

a *a can*a cantidad tidad de vapde vapor de caor de calefaclefacción nción necesaecesariorio 

 *a su*a superper#ci#cie de cae de caleflefaccacciónión

1at

1at   -.6mm)$-.6mm)$ 1.at 

(8)

;ara entalpias ;ara entalpias Cp Cp

=

11

−

((

11

−

_Cp_Cp₀₀

))

((

xx x x00

))

=

11

−

−((

11

−

0.790.79

))

((

0.2690.269 0.15 0.15

))

=

0.62340.6234 h

h_AM_AM

=

Cp∆T Cp∆T

=

=((

0.62340.6234

) ) ((

5454

−

00

))=

=

29.9229.92kcalkcal

kg kg h h_CR_CR

=

Cp∆T Cp∆T

=

=((

0.20.2

) ) ((

5454

−

00

))=

=

Cp∆T Cp∆T

=

=((

0.790.79

) ) ((

2020

−

00

))=

=

15.815.8 kcal kcal kg kg H

H _E_E

((

SAT SAT

)=

623.2623.2kcalkcal

kg kg

H

H _E_E

=

H H _E_E

((

SAT SAT

))+

+

Cp∆T Cp∆T

=

623.2623.2

+

0.460.46

((

66

))=

=

620.88620.88 kcal kcal

kg kg Balance de materia 3sólidos

Balance de materia 3sólidos F F X X _F_F

=

S S X X _S_S _como_{como <}_{< <}_< 7D 7D < <"8"8 F X F X _F_F

=

SS_AM_AM x x

+

SS_CR_CR

(9)

((

1000010000

) ) ((

0.150.15

))=

=((

0.20.2_S_S

) ) ((

0.2690.269

))+(

+(

0.80.8_S_S

))

S S

=

1500 1500 0.8538 0.8538

=

1756.861756.86 kg kg hr hr 5el alance $eneral 

=

E E

+

SS E E

=

F F

−

SS

=

1000010000

−

1756.861756.86

=

8243.148243.14 kg kg hr hr B7*7N"E 5E ENE89:7 B7*7N"E 5E ENE89:7 W

W

( (

H H _W_W

−

hh_w_w

))

=

SS_AM_AMhh_AM_AM

+

SS_CR_CRhh_CR_CR

+

E E H H _E_E

−

F F hh_f f W W

=

((

351.372351.372

) ) ((

33.6633.66

))+

+((

1405.481405.48

) ) ((

10.810.8

))+

+((

8243.148243.14

) ) ((

620.88620.88

))−(

−(

1000010000

)(

15.815.8

))

530.87 530.87

=

9394.029394.02 kg kg hr hr A A

=

WλWλ U ∆ U ∆ T T

=

( (

9394.739394.73

)(

530.87530.87

))

((

14001400

)(

110.78110.78

−

5454

))

=

62.9662.96mm 2 2

PROBLEMA 3-#

En un evaporador simple se tratan 10000'$(h de una disolución de NaF) al En un evaporador simple se tratan 10000'$(h de una disolución de NaF) al 20% y han de concentrarse hasta el 0% en peso. El vapor empleado como 20% y han de concentrarse hasta el 0% en peso. El vapor empleado como medio de calefacción es vapor saturado

medio de calefacción es vapor saturado a 4at de sorepresión. En la a 4at de sorepresión. En la cmara decmara de eva

evapoporacración ión se se manmantietiene ne una una prpresiesión ón asasoluoluta ta de de 1010mm)mm)$. $. El El = = 202000 'cal(m

'cal(m22_{.h.!", si la alimentación entra al evaporador a 20!" calc/lese}_{.h.!", si la alimentación entra al evaporador a 20!" calc/lese}

a

a *a su*a superper#ci#cie de cae de caleflefaccacciónión 

 El cEl consumo onsumo de vade vapor dpor de cae calefaclefacciónción c

c *a *a ececoononom+m+aa

1at

1at   -.6mm)$-.6mm)$ at 

(10)

Bala

Balance nce de de matermateriaia 3sólidos 3sólidos F F X X _F_F

=

S S X X _S_S S S

=

F X F X F F X X SS

=

((

1000010000

)(

0.20.2

))

((

0.50.5

))

=

40004000 kg kg hr hr

=

E E

+

SS E

E

=

F F

−

SS

=

1000010000

−

40004000

=

60006000kgkg

hr hr H

H _E_E

=

H H _E_E

((

SAT SAT

))+

+

Cp∆T Cp∆T

=

623.2623.2

+

0.460.46

((

106106

−

60.0860.08

))=

=

644.32644.32kcalkcal

kg kg

De acuerdo con la grafca 3.4 De acuerdo con la grafca 3.4

h h_F_F

=

1616 kcal kcal kg kg aa2020°° C C yy0.20.2 h h_ss

=

133133kcalkcal kg kg aa106106°°C C yy0.50.5 B7*7N"E 5E ENE89:7 B7*7N"E 5E ENE89:7 W

W

( (

H H _W_W

−

hh_w_w

))

=

SS_AM_AMhh_AM_AM

+

SS_CR_CRhh_CR_CR

+

E E H H _E_E

−

F F hh_f f W W

=

((

60006000

) ) ((

644.32644.32

))+

+((

40004000

) ) ((

133133

))−

−((

1000010000

) ) ((

1616

))

503.83 503.83

=

8411.3088411.308 kg kg hr hr A A

=

WλWλ U ∆ U ∆ T T

=

((

8411.3088411.308

)(

503.83503.83

))

((

25002500

)(

151.348151.348

−

106106

))

=

37.3837.38mm 2 2 ec!m"a ec!m"a

=

E E

W W

=

6000 6000 8411.308 8411.308

=

0.7130.713

(11)

PROBLEMA 3-$$

En un evaporador simple cuya rea de calefacción es -0m

En un evaporador simple cuya rea de calefacción es -0m22_{se concentra una}_{se concentra una}

disolución de NaF) desde el 10% hasta el 40% en peso, a ra@ón de 4000'$(h, disolución de NaF) desde el 10% hasta el 40% en peso, a ra@ón de 4000'$(h, entrando en el evaporador a 60!". ;ara la calefacción se dispone de vapor entrando en el evaporador a 60!". ;ara la calefacción se dispone de vapor satura

saturado ue condedo ue condensa a 11!", nsa a 11!", en el espacien el espacio de evaporaco de evaporación se mantienión se mantienee una

una prpresiesión ón asasoluoluta ta de de 20m20mm)$m)$. . <i <i la la cancantidtidad ad de de vapvapor or de de cacaleflefacaccióciónn empleado es de 4000'$(h ,calc/lese 

empleado es de 4000'$(h ,calc/lese  a

a EEl l ccaalloor r ppeerrddiiddo o aal l eeGGtteeririoor r eeGGpprreesasaddo o een n ppoorrcceennttaa&&e e dde e ccaalloorr suministrado

suministrado 

(12)