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Taller: Quiz 3.
Juan Camilo Agudelo 48 191047
Tatiana Carvajal 48191025
Zahira Gómez 48101020
1. Se utiliza vapor de agua saturado a 200°C para hervir tolueno en un
intercambiador de calor. El tolueno entra a 50°C, 1 bar, y se descarga en
forma de vapor a 1 bar. El condensado de descarga corresponde a agua
saturada a 200°C.
(a) Si el vapor se alimenta a razón de 1000 kg/h, y el vapor de tolueno se va a
calentar hasta 170 °C, calcule el flujo de tolueno que puede procesarse.
RTA= 4073.82 Kg/h
(b) Si el vapor se alimenta a razón de 1000 kg/h y se ajusta el flujo de tolueno
hasta 4500 kg/h, calcule la temperatura de salida de esa corriente.
RTA= 404.53 K
Tolueno Tolueno (vapor) T= 50°C P= 1 bar FT1=?
T= 170°C
P= 1 bar Agua (vapor saturado)
T= 200°C
FA3= 1000 Kg/h Agua (líquido saturado)
T= 200°C
Tolueno Tolueno (vapor) T= 50°C P= 1 bar FT1= 4500 Kg/h
T=?
P= 1 bar Agua (vapor saturado)
T= 200°C
FA3= 1000 Kg/h Agua (líquido saturado)
T= 200°C
Para ambos casos supóngase que las pérdidas de calor son despreciables
Balance de energía global
Tomando lo anterior como referencia:
Balance para fluido caliente (Tolueno), hay cambio de fase
𝑄𝑇 = 𝐹𝑇[∆ℎ𝑇 𝑆𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 𝐿í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 + ∆ℎ𝑇 𝐿𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 + ∆ℎ𝑇 𝑆𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟] 𝑄𝑇 = 𝐹𝑇 [𝜆 (^) (𝑇𝑠𝑎𝑡−𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙) + 𝜆 (^) 𝑇𝑠𝑎𝑡 + ∫ 𝐶𝑝𝐺𝐼^ 𝑑𝑇 𝑇𝑠𝑎𝑡 443 𝐾
]
Balance para el fluido frío (Agua)
𝑄𝐴 = 𝐹𝐴[∆ℎ𝐴 𝐿𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 + ∆ℎ𝐴 𝑆𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟]
𝑄𝐴 = 𝐹𝑇 [ 𝜆 𝑇 𝑝𝑟𝑜𝑚. + ∫ 𝐶𝑝𝐺𝐼^ 𝑑𝑇
443 𝐾 443 𝐾
]
𝑄𝐴 = 𝐹𝑇 [ 𝜆 𝑇 𝑝𝑟𝑜𝑚. + ∫ 𝐶𝑝𝐺𝐼^ 𝑑𝑇
443 𝐾 443 𝐾
]
𝑄𝐴 = 𝐹𝑇[ 𝜆 𝑇 𝑝𝑟𝑜𝑚.]
El calor latente se toma como negativo
Anexo
Liquid Heat Capacity of Toluene
2. En el proceso de anhidrido acético, se van a enfriar 100 moles/h de una
corriente de proceso que está a 700 °C hasta 400°C, mediante enfriamiento
por contacto directo de ácido acético glacial líquido a 50°C. La composición
de la corriente del proceso es 4% queteno, 10% de ácido acético, 43% de
metano, y 43% de dióxido de carbono (porcentajes en mol). (a) Calcule la
composición de salida del tanque de mezcla de enfriamiento y el flujo de
ácido acético que se requiere. (b) Supóngase que se especifica que se
utilizan 40 mol/h de ácido acético para el enfriamiento. Calcule la temperatura
de salida del gas. Para ambos casos supóngase que las pérdidas de calor
son despreciables
Misma presión 1 BAR
Balance de energía global
Balance de 𝐴 𝐶𝐻 3 𝐶𝑂𝑂𝐻
𝑄𝐴 = 𝐹𝐴[∆ℎ𝐴 𝑆𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 𝐿í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 + ∆ℎ𝐴 𝐿𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 + ∆ℎ𝐴 𝑆𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟] 𝑄𝐴 = 𝐹𝐴 [𝜆 (^) (𝑇𝑠𝑎𝑡−𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙) + 𝜆 (^) 𝑇𝑠𝑎𝑡 + ∫ 𝐶𝑝𝐺𝐼^ 𝑑𝑇 𝑇𝑠𝑎𝑡
- 15 𝐾
]
F1 100 mol/h 973.15 K 𝐴 𝐶𝐻 3 𝐶𝑂𝑂𝐻 = 0. 1 𝐵 𝐶𝐻 4 = 0. 47 𝐶 𝐶𝑂 2 = 0. 43 F T2=323.15 K 𝐴 𝐶𝐻 3 𝐶𝑂𝑂𝐻 = 1 liquido Tsat=390.73 K
F
T3=673.
Mezclador Adiabático P=1 bar
Balance de 𝐵 𝐶𝐻 4
Balance de 𝐶 𝐶𝑂 2
a. Calcule la composición de salida del tanque de mezcla de enfriamiento y el flujo
de ácido acético que se requiere.
b. Supóngase que se especifica que se utilizan 40 mol/h de ácido acético para el
enfriamiento. Calcule la temperatura de salida del gas.
Anexo
Tsat
Liquid Heat Capacity
nitrogeno d Dióxido de carbono e Monóxido de carbono f Balance de masa 𝐹𝐴 1 + 𝐹𝐵 1 = 𝐹𝐴 2 + 𝐹𝐵 2 𝐹𝐶 3 + 𝐹𝐷 3 + 𝐹𝐸 3 + 𝐹𝐹 3 + 𝐹𝐵 3 = 𝐹𝐶 4 + 𝐹𝐷 4 + 𝐹𝐸 4 + 𝐹𝐹 4 + 𝐹𝐵 4 Balance de energía 𝐹𝐴 1 ℎ 1 + 𝐹𝐵 1 ℎ 1 + 𝐹𝐶 3 ℎ 3 + 𝐹𝐷 3 ℎ 3 + 𝐹𝐸 3 ℎ 3 + 𝐹𝐹 3 ℎ 3 + 𝐹𝐵 3 ℎ 3 − 𝐹𝐴 1 ℎ 1 − 𝐹𝐵 1 ℎ 1 − 𝐹𝐶 3 ℎ 3 − 𝐹𝐷 3 ℎ 3 − 𝐹𝐸 3 ℎ 3 − 𝐹𝐹 3 ℎ 3 − 𝐹𝐵 3 ℎ 3 = 0 (a) Si a la salida del intercambiador los gases de chimenea tienen una temperatura de 397 K, determine el flujo molar de entrada de los gases. 𝑭𝟏 = 𝟑𝟑𝟏. 𝟑𝟔 𝒌𝒎𝒐𝒍/𝒎𝒊𝒏 (b) Si el flujo que determinó en el inciso anterior incrementara en 10 kmol/min, ¿cuál sería la temperatura de salida de los gases de chimenea? 𝑻 = 𝟑𝟗𝟖. 𝟏𝟐 𝑲
