UNIVERSIDAD DE GUAYAQUILFACULTAD DE INGENIERA QUMICA CARRERA
INGENIERIA QUIMICA CALCULO DE INGENIERIA II(303)TEMA:EJERCICIOS DE
BALANCE DE ENERGIAPARALELO:TERCERO: CINTEGRANTES:KAREN LLERENA
GINGER FIGUEROA GEMA SANCHEZ JAEL GUERRERO JENNIFFER CEVALLOS
PROFESOR: ING. JOSE VALDEZ
FECHA DE ELABORACION: 30 DE MAYO DEL 2014
FECHA DE ENTREGA: 5 DE JUNIO DEL 2014
GUAYAQUIL-ECUADORPROBLEMA RESUELTO.-EJEMPLO 8.6-1 Balance de
energa en un proceso de un componenteSe mezclan dos corrientes de
agua a fin de formar la alimentacin a una caldera. A continuacin
figuran datos del proceso.Corriente de alimentacin 1: 120 kg/min @
30CCorriente de alimentacin 2: 175 kg/min @ 65CPresin de la
caldera: 17 bares (absoluto)El vapor de salida emerge de la caldera
a travs de una tubera de 6cm de dimetro interno (di). Calcular la
alimentacin de calor requerido en la caldera, en kilojoules por
minutos si el vapor que emerge se encuentra saturado a la presin de
la caldera. Despreciar las energas cinticas de las corrientes de
lquido a la entrada. SOLUCION: 120 kg H2O (l)/min 30C, =271.9 kJ/kg
295 kg, H2O (v)/min 175 kg H2O (l)/min 17 bares, saturados (104C)
65C, =271.9 KJ/kg =2793 KJ/kg Tubera de 6cm de Di Calor Q
(KJ/min)BASE:SISTEMA:Q + WS = H + EK + EP WS =0: no hay partes
mviles Ep =0: generalmente supuesto as a menos que se produzcan
desplazamientos a travs de grandes alturasQ = H + EK
Evaluar H.-A partir de la ecuacin 8.4-14.H =salida ni i -
entrada ni i H = 295kg 2793kj 120kg 125.7kj 175kg 271.9kj =
7.61x105 kJMin kg min kg min kg minEvaluar EK .-A partir de la
tabla B-5, el volumen especfico del vapor saturado a 17 bares es
0.1166 m3/kg, y la seccin transversal de la tubera de 6 cm de Di
es:A = R2 = 3.1416 (3.00)2 cm2 1m2 = 2.83x10-3 m2 104 cm2La
velocidad del vapor es:V (m/s) = V (m3/s) / A (m2) = 295kg 1min
0.1166m3 Min 60 s kg 2.83x10-3m2 =202 m/sEntonces, dado que las
energas cinticas de las Corrientes de entrada se suponen
despreciables, Ek = (EK) vapor = mv2/2gcEk = 295kg/min (202)2m2 J.
s2 1kJ = 6.02x103Kj/min 2 s2 1 kg. m 103JFinalmente: Q = H + Ek Q =
{(7.61X105) + (6.02X103)} KJ/min Q = 7.67X105Kj/min
EJEMPLO 8.6-2 Balance de energa en un proceso de dos
componentesDebe calentarse una corriente gaseosa que contiene 60%
en peso de etano y 40% de butano, desde 70F hasta 220F, a una
presin de 30 PSIA. Calcular el suministro de calor requerido por
libra de mezcla, despreciando cambios de energa cintica y potencial
y empleando datos tabulados de entalpia para C2H6 y C4H10.
1lbm @ 70F, 30 psia 220F, 30 psia 0,6 lbm C2H6, 453.9 Btu/lbm
0,6 lbm C2H6, 522.8 Btu/lbm 0.4 lbm C4H10, 164.9 Btu/lbm 0.4 lbm
C4H10, 227.5 Btu/lbm
Q (Btu) No se requieren balances de materia ya que solo hay una
corriente de entrada y una de salida, de manera que es posible
proceder directamente al balance de energa. Q + WS = H + EK + EP WS
= 0(no hay partes mviles) EK = 0, EP = 0(hiptesis)Dado que los
materiales de proceso son todos gases, podemos establecer que las
entalpias de cada corriente sean equivalentes a la suma de las
entalpias de los componentes individuales y escribir:H =comp. de
salida ni i - comp. de entrada ni i H = 0.6 lbm C2H6 522.8 Btu +
0.4lbm C4H10 227.5 Btu lbm lbmH = - (0.6) (453.9) (0.4) (164.9) =
66.4 Btu
EJEMPLO.- 8.6-3 Balances simultneos de materia y energaSe
descarga vapor saturado a 1 atm de una turbina con un flujo de
1000kg/hr. Se requiere vapor sobrecalentado a 300C y 1 atm como
alimentacin a un intercambiador de calor; para producirlo, se
mezcla la corriente de descarga de la turbina con vapor
sobrecalentado disponible a partir de una segunda fuente a 400C y 1
atm. La unidad de mezclado opera adiabticamente. Calcular la
cantidad de vapor producida a 300C, y el flujo volumtrico requerido
de la corriente a 400C.Solucin:Las entalpias especficas de las dos
corrientes de alimentacin y de la corriente de salida se obtienen a
partir de las tablas de vapor, y se incluyen en el diagrama de
flujo que se muestra a continuacin. Descarga de tubera 1000kg H2O
(v)/hr
1atm, saturado (100C) = 2676 kJ/kg N2 [kg H2O (v)/hr] N1 [kg H2O
(v)/hr] 300C, 1atm 400C, 1atm = 3074 kJ/kg = 3278 kJ/kgEn este
proceso hay dos incgnitas n1 y n2 y solo un balance de material
permitido.Balance de materia sobre el agua: 1000 + n1 = n2
(kg/hr)Balance de energa:Q + WS = H + EK + EP Q = 0 (el proceso es
adiabtico) WS = 0 (no hay partes mviles) EK = 0, EP = 0 (por
hiptesis)H =salida ni i - entrada ni i H = 1000kg 2676kJ + (n1)
(3278) = (n2) (3074)La resolucin simultanea de (1) y (2) da:N1 =
1951 kg/hrN2 = 2951 kg/hr flujo de productosDe la tabla B-6, el
volumen especifico de vapor a 400C Y 1 atm (= 1 bar) es de 3.11
m3/kg. El flujo volumtrico de esta corriente resulta entonces:1951
kg 3.11 m3 = 6070 m3/hr Hr kgEJEMPLO.- 8.7-1 La ecuacin de
BernoulliFluye agua a travs de un sistema que se esquematiza ms
abajo, con un flujo de 20 litros/min. Estimar la presin requerida
en el punto 1 si las prdidas por friccin resultan
despreciables.
50m 2 Tubo de 1cm de Di P2 = 1atm
1 Tubo de 0.5cm de Di 20 litros de H2O/min P2 = Solucin:Todos
los trminos de la ecuacin de Bernoulli, la ecuacin 8.7-3, se
conocen salvo P, la variable a determinar, y v2, la cual debe
calcularse a partir del flujo de lquido conocido y los dimetros de
la tuberas de entrada y salida.Velocidad:V (m/s) = V (m3/s)/A
(m2)El flujo volumtrico debe ser el mismo en los puntos (1) y (2).
(Por qu?)
v1 = 20 litros 1 m3 104 cm2 1 min = 17.0m/s min 103 litros
(0.25)2 cm2 m2 60 s
v2 = 20 litros 1 m3 104 cm2 1 min = 4.24m/s min 103 litros
(0.5)2 cm2 m2 60 s
v2 = (v22 v12) = (4.242 17.02) m2/s2 = -271.0m2/s2
Ecuacin de Bernoulli (ecuacin 8.7-3):
P (N/m2) + v2 (m2/s2) + g (m/s2) z (m) = 0 p (kg/m3) 2. gc (kg.
m/s2 . J) gc (kg. m/s2. J)
P = (P2 P1) p = 1000 kg/m3 v2 = -271.0 m2/s2 gc = 1 kg. m/s2. Jg
= 9.81 m7s2 z = z2 z1 = 50m
P2 - P1 - 135.5 + 490 = 0 (J/kg) 1000 P2 = 1 atm = 1.01325x105
N/m2P1 = 4.56X105N/m2 = 4.56x105 Pa = 4.56 baresEJEMPLO 8.7-2
Vaciado por sifnDebe vaciarse la gasolina (p = 50lbm/pies3) de un
tanqueLa perdida por friccin en la tubera es F=0.8 pies . lbf/lbm .
Estimar cuanto tiempo insumir vaciar mediante sifn cinco galones,
despreciando el cambio en el nivel de lquido del tanque de gasolina
durante este proceso, y suponiendo que tanto el punto (1) (sobre la
superficie de lquido en el tanque de combustible) y el punto (2)
(en el tubo, junto a la salida) se encuentra a 1 atm.
Manguera de de Di 1
2.5 pies 2
Solucin:Punto 1: P1 = 1 atm, v1 = 0 pies/s, z1 = 2.5 piesPunto
2: P2 = 1 atm, v2 = z2 = 0 piesBalance de energa mecnica (ecuacin
8.7-2):(P/p) + (v2/2gc) + [(g/gc)(z)] + F = WS/m P = 0 v2 =
v22(pies2/s2) Gc = 32.174lbm * pie/lbf *s2g/gc = 1 lbf/lbm z = -2.5
pies F = 0.8 pie * lbf/lbm Ws = 0 v22 - 2.5 + 0.8 = 0
(pie*lbf/lbm)(2)(32.174)v2 = 10.5 pies/sEl flujo volumtrico del
lquido en un tubo es :V(pie3/s) = v2(pie/s) * A(pie2)V = 10.5 pies
(0.125)2 1 pie2 = 3.58x10-3 pies3/s S 144 pulg2 t (s) = volumen del
vaciado (pies3)Flujo volumetrico (pies3/s) t = (5galon)
(0.1337pie3/gal) = 187 s = 3.11min 3.58x10-3 pies3/s 60s/minEJEMPLO
8.7-3 Generacion de energia hidrulicaFluye agua desde un recipiente
elevado a travs de un conducto hasta una turbine ubicada en un
nivel inferior, y sale de la turbina por una tubera similar a la
anterior. En un punto ubicado a 300 pies por encima de la turbina,
la presin es de 30 psia, mientras que en un punto ubicado a 10 pies
por debajo de la turbina, la presin es de 18 psia. Cul debe ser el
flujo de agua si la turbina produce una potencia de 1000hp?130
psia
300 pies
10 pies Ws = -1000hp 2 18 psiaSolucin:No se proporcionan datos
referidos a la perdida por friccin, de manera que se establecer F =
0, reconociendo que al as hacerlo se introduce un error en los
clculos. Dado que los dimetros de los conductos en los puntos 1 y 2
son iguales y que considerarse al agua como incompresible, v2 = 0.
La ecuacin 8.7-2 deviene entonces:P + g z = WsP gc m
m = Ws / (P/p + g/gcz) WS = -1000HP 550 pies . lbf/s = -5.50x105
pies . lbf/s Hp P = (18 30) lbf 144 pulg2 = -1728 lbf/pie2 Pulg2
pies2 p = 62.4 lbm/pie3 g/gc = 1 lbf/lbm Z = -310 pies
m = 1629 lbm/s6) Se bombea agua desde una torre de enfriamiento
hasta un condensador ubicado sobre una plataforma colocada 20m por
encima de la torre. Si el flujo de agua es de 10lt/min, aQue ritmo,
en J/min est cambiando la energa potencial del agua?Datos:Q=
10lt/minY= 20mEk+Ep+H=Q+WEp=W Ep=mgYEp=?
20 m
m=10lt/min (1kg/lt) =10/min Ep=10kg/min (9.8m/s2)(20m)=1960
J/min//R
7) Entra metano a una tubera de 3cm de DI, a 30C y bares, con
una velocidad media de 5m/s, y emerge en un punto ubicado 200m por
debajo del punto de entrada, a 30C y 9 bares. Calcular Ek y Ep para
el gas en J/s (watts) suponiendo que el metano se comporta como un
gas ideal, y suponiendo que significa (valor final- valor
inicial).Datos: 30C METANO
V= 5m/s P= 10 bar
30C 9 bar m = 5 m (1.5)2 m2 1 m3 273 K 10 bar 1 kg-mol 16.0 kg =
0,0225 kg sg 104 cm2 303 K 1.01 bar 22.4 m3 1 k-mol s
nRT2 = P2V2 V2 = P1 v2(m/sg) * A(m3) nRT1 P1V1 V1 P2 v1(m/sg) *
A(m3)
v2 = (5m/sg)(10bar/9bar) = 5,56 m/sgEk = m V2Ek = (0,0249 kg/sg)
(5,552 5,02)m/s2Ek) = 0.0591 J 1 Kw = 0, 06 Kw S J/s
Ep = m * g * hEp = (0,0225kg7sg) (9,8m7sg2) (0 200)mEp = -49,1
Watts8) El lector ha adquirido recientemente una gran superficie de
terreno en la jungla amaznica, a un costo extremadamente bajo. Se
muy satisfecho consigo mismo hasta llegar a dicho lugar y descubrir
q la fuente de energa elctrica ms cercana se encuentra a 1500
millas de distancia, un hecho que el cuado del lector, quien acto
como agente de bienes y races, olvido mencionar por algn motivo.
Dado que la tienda de abarrotes de la localidad no posee cables de
extensin de ms de 1500 millas de longitud, el lector decide
construir un pequeo generador hidroelctrico, al pie de una cascada
cercana de 75 metros de altura. El flujo de la cascada es de
105m3/h, y se anticipa un consumo de 750 kW/semana para el
funcionamiento de la iluminacin, aire acondicionado y televisin.
Calcular la mxima energa tericamente disponible en la cascada, y
comprobar si alcanza para cubrir dichas necesidades.
75m
Ep = m * g * h
Ep = 105 m3 103lt = 1x108kg = 24hr 7 dias Hr 1m3 hr dias
semanaEp = 1,68x1010kg/semana
Ep = (1,68x1010kg) (9,8m/sg2) (0- 75)m Ep = -1,2348x1013J 1Watts
= -1,23x1013Watts Sg 1J/sg
Ep = -1,23x1010Kw 1hr = -3,416x106Kw-hr Sg semana
9) Representar y simplificar la ecuacin de balance de energa de
sistema cerrado para cada uno de los siguientes procesos, y
establecer si los trminos de calor y trabajo distintos de cero
resultan positivos o negativo. Se presenta la siguiente solucin de
la parte.a) El contenido de un recipiente cerrado se calienta desde
25C hasta 80C.b) El recipiente de la parte (a) se quita del
mechero, y se enfra nuevamente hasta 25C.c) Se lleva a cabo una
reaccin qumica en un reactor adiabtico cerrado (perfectamente
aislado).El sistema consiste en el contenido del reactor.d) Repetir
(c) solo que suponiendo que el reactor es isotrmico en vez de
adiabtico y cuando la reaccin se llev a cabo adiabticamente aumento
la temperatura dentro del reactor.
Solucin:Q + W = U + Ek + E p W=0 (no hay partes mviles o
corrientes generadas) Ek= 0 (el sistema es esttico) Ep = 0 (no se
produce cambios en la altura)Q = UQ > 0 (se agrega calor al
sistema).Q + W = U + Ek + Ep
Q=UEp= 0 No hay cambio de alturaEk= 0 No se mueveW= 0 No hay
corrientes generadasQ + W = U + Ek + E p
U =0
Ep= 0 No hay cambio de alturaEk= 0 No se mueveW= 0 No hay
corrientes generadasQ= 0 El Sistema es adiabtico( No intercambio de
calor)
Q=UQ + W = U + Ek + E p Pero Q < 0
Ep= 0 No hay cambio de alturaEk= 0 No se mueveW= 0 No hay
corrientes generadas 10) Se calienta un cilindro vertical provisto
de un pistn mvil, lo cual provoca que el gas dentro del cilindro se
expanda; esto traslada al pistn hasta una nueva posicin de
equilibrio. Elaborar el balance de energa para este proceso,
tomando al gas en el cilindro como el sistema y despreciando
Ep.SOLUCION.-Base: 1hrSistema: Cilindro W(-1)
Q + W = U + Ek + Ep
W= -Q
Ek=0 No se mueveEp=0 Se despreciaU=0 Depende de T; este no vara
porque obtiene una nueva posicin de equilibrio.11) Se agregan 200
caloras aun sistema cerrado, y se efecta trabajo sobre el sistema
en una cantidad equivalente a 3.622 litroatm. Calcular U (J) para
este proceso, suponiendo que los cambio en energa cintica y
potencial resultan despreciables.(Utilizar la tabla de constantes
de los gases de la pg. 000 a fin de determinar el factor necesario
para convertir litroatm a joules).SOLUCION.-Base: 1 litroSistema:
Sistema Cerrado
200cal U = ? Joules
W =2,622lt-atm
Q + W = U + EK + EP Q + W = U U = 836, 8 J + 366, 9 JU = 1203, 7
J CERRADO
200 cal 4,184 J = 836,8 J 1 cal3,622 lt-atm 101,300 Pa 1 m3 =
366,91m3 . Pa 1 J = 366,91 J 1 atm 100 lt m3 . Pa
12) Un cilindro con un pistn mvil contiene 3 litros de un gas a
30C y 5 atm. Se introduce el pistn lentamente, comprimiendo al gas
hasta 8 atm.a) Si se considera que el gas en el cilindro es el
sistema, y despreciando Ep , establecer y simplificar la ecuacin de
balance de energa.b) Suponer que el proceso se lleva a cabo
isotrmicamente, y que el trabajo de compresin sobre el gas equivale
a 7.05 litrosatm. Si el gas es ideal de tal modo que es una funcin
solo de T, Cunto calor (en joules) se intercambia con los
alrededores? (Establecer si el gas gana o pierde dicho calor).c)
Suponer que el sistema es adiabtico en vez de isotrmico, y que
aumenta a medida que lo hace T. La temperatura final del sistema
resultara mayor, igual o menor de 30C? (Sealar brevemente los
razonamientos utilizados).
SOLUCION.-Base: 1 litroSistema: un cilindro con pistn W =
(+)
5 atm 8 atm
a) Q + W = U + EK + EP Q = -W
b) Q + W = U + EK + EP
Ep = 0 (no se mueve) Ek = 0 (no hay altura)U = 0 (no cambia) Q =
-WQ = 7,05 lt-atm 1 m3 101,30 Pa = -714,16 m3 . Pa o -7, 14,16 J el
sistema pierde calor 1000 lt 1atm
c) Q + W = U + EK + EP
Q = 0 (adiabtico)
U = WComo el proceso es adiabtico no habr transferencia de calor
o sea que la temperatura permanece constante.
21) Simplificar la ecuacin de balance de energia del sistema
abierto (ecuacin 8.4-15) para cada uno de los siguientes
casos.-Establecer, cuando ello sea posible, si los trminos de
trabajo de eje y de calor distintos de cero son positivos o
negativos. Se ofrece la solucin de la parte (a) como ilustracin(a)
Entra vapor a una turbina rotativa y hace girar un eje conectado a
un generador. La entrada y salida del vapor se encuentra a la misma
altura. Parte de la energia se pierde a los alrededores como
calor.
Solucin:
Q+W=H+EK+EP
Ep=0 (depreciable)H+EK=Q+WS
Q es negativoWS es negativo
(b) Se calienta una corriente continua de proceso desde 25 hasta
300C.La velocidad media del flujo es la misma a la entrada que a la
salida, y no hay cambio en la elevacin entre estos puntos
Q + W = H + Ek + E pV1 = v2
Q = HEk = 0Ep = 0 Q = + Ws = 0 por que no se realiza trabajo
(c) Se produce una reaccin qumica en un reactor continuo que no
contiene partes mviles. Los cambios en la energia cintica y
potencial resultan despreciables.(d) Q + W = H + Ek + E p(e) Ek =
0(f) Ep = 0(g) Q = +/- dependiendo de la reaccin (h) Ws = 0 no hay
partes mviles
H = Q (+/- depende de la reaccin)
22.- Establecer y simplificar la ecuacin de balance de energia
para los siguientes sistemas abiertos.a) Para agua a travs de la
compuerta de un dique y cae sobre el rotor de una turbina el cual
hace girar un eje conectado a un generador. La velocidad el fluido
a ambos lados del dique resulta despreciable i el agua sufre
cambios insignificantes en su presin i temperatura entre la entrada
y salida del sistema.
Q + Ws = H + Ek + Ep
Ep =Ws
Ep=WsEK=0 su velocidad es despreciableP=0 y T=0 entonces H =
0T=0 entonces Q= 0b) Se bombea petrleo crudo a travs de un
oleoducto. La entras de la tubera se encuentra a 200m por encima de
la salida, el dimetro de la tubera es constante y la bomba se
encuentra ubicada cerca del punto medio de la tubera. El calor
generado por friccin en la tubera se disipa a travs de las paredes
de la misma.
Q + Ws = H + Ek + Ep
Q + Ws = H + Ep
D= constanteV1=V2EK=0 Q= - porque se pierdeWs= - porque la bomba
entrega energa para mover el petrleo23.- Deben precalentarse 100
kg-moles por hora de aire desde 25 a 150C, antes antes de que este
se penetre a un horno de combustin. El cambio de entalpia especfica
asociado con esta transicin es de 870 cal/mol. Calcular el
requerimiento de calor en KW, suponiendo depreciables los cambios
en energa cintica y potencial. Datos N1 = 100Kg moles/hT1 = 25CT2 =
150CN2 = ?Q = ?
Balance de Energia H + Ek + E p = Q + WsQ = Q = m ( salida
entrada)Q = (100 kgmoles/h) (1000gmol/h) (870cal/mol)
(1kcal/1000cal) (4,186KJ/1Kcal) (1h/3600s)
Q = 101,2 Kw
24.- Se expande vapor, que se encuentra a 260C y 7 bares (presin
absoluta) atrs de una vlvula a 200Cy 4 bares. El calor perdido
hacia los alrededores resulta despreciable y la velocidad de
acercamiento del vapor tambin resulta despreciable. La entalpia
especifica del vapor es de 2974 KJ/Kg a 260C y 7 bares y de 2860
KJ/Kg a 200C y 4 bares.a) Utilizar la ecuacin de balance de energia
para sistemas abiertos para calcular la velocidad del vapor de
salida.b) suponiendo que le vapor se comporta como un gas ideal,
utilizar las entalpias especificas dadas para calcular el valor de
U del vapor tanto a las condiciones de entrada como a las de
salida.a) + Ek + E p = Q + WsEk + H = 0k = - m = - (Hf Hi) m Vi = 2
(Hi Hf) = 2 (2774 2860) KJ/Kg [(1000J/1KJ)(1Nm/1J)(Kg m//1N)]
= 477,5 m/s = b) Energia Interna inicialU = APVUi = Hi Pi Vi Ui
= 2974 KJ/Kg - 7 bares (99,8818 KPa/ 1 bar) 0,38288 /KgUi = 2974
KJ/Kg - 267,69 KPa /Kg (1 KN/1Kpa) (1KJ/1KN)
Ui = 2706,31 KJ/Kg
Vi/Kg = 2706,31 KJ/kgVi 2706,31 KJ Energa interna final Uf = f
Pf Vf Vi (4 bares) = 2,864565 /Kg a 473 kUf = 2860 KJ/Kg 4 bar
(99,8818 KPa/1bar) 0.864765 /Kg Uf = 2860 KJ/Kg 86,37 KPa /Kg (1
KN//1KPa) (1KJ/1KNm)
Uf/Kg =2773,63 KJUf/Kg = 2773,63 KJ/Kg
38.- se mezclan adiabticamente 2 corrientes de agua lquida. La
primera corriente entra al mezclador a 30C a razn de 150 g/min,
mientras que la segunda entra a 85C con un flujo de 230 g/min.
Realizar un balance de energa para este proceso, y utilizando para
calcular la entalpia especfica y, en consecuencia (a partir de las
tablas de vapor) la temperatura de la corriente de salida (vase el
ejemplo 8.6-1).Datos N1 = 150 g/min N2 = 230 g/min N3 = ?T1 = 30C
T2 = 85CT3 =? 1 = 125.7 KJ/Kg 2 = 347.5 KJ/Kg3 = ?
Balance de Energa Q + W = H + Ek + E pH = 0H = N3 * 3 N1 * 1 N2
* 2N1 * 1 + N2 * 2 = N3 * 3(380 g/min * 1 Kg/1000g *60 min / h) * 3
= [(150 g/min * 1Kg/1000g *60 min / h) (125.7 KJ/Kg) +(230 g/min *
1Kg/1000g *60 min / h)(355.9KJ/Kg) ](22.8 Kg/h) * 3= (9 kg/h)
(125.7 KJ/Kg)+(13.8 Kg/h) (355.9 KJ/ kg)
=3 (1131.3+4911.42) Kg/h * KJ/Kg 22.8 Kg/h
3= 265.03 KJ/Kg
Calculo de 2 T
=(84-86)(351.7-360.1) (84-85) (351.7-x)(351.7-x) *(-2)=(-8.4)
*(-1)-703.4* 2x= 8.4
=X (8.4+703.4) C 2
2=355.9 KJ/Kg
39.- Una turbina de descarga 200Kg/h de vapor saturado a 1 atm.
Se desea genera vapor a 200C y a 1 atm mediante el mezclado de la
turbina con una segunda corriente de vapor sobre calentado a 250C y
1 atm. a) si deben generarse 300 Kg/h de vapor producto. Cunto
calor debe agregarse al mezclador? (vase el ejemplo 8.6-1).
Datos:N1=200 Kg/h; 1 atmN2=?N3=300 Kg/hT2= 250 C ; 1 atmT3=200
C; 1 atm
Balance de energa
Q + W = H + Ek + Ep Q = H H =ni i - ni i H = 300 Kg/h (2784,46
KJ/Kg) 100 Kg/h (2972 KJ/Kg) 200 Kg/h (2675,4 KJ/kg) H = 3056 KJ/h
= 3058 KW
Q= 3058 Kw
40.- Se almacena vapor en 2 compartimientos de una cmara
aislada. Inicialmente hay 1.5 lbm de vapor a 14.7 psia y 212F en el
comportamiento de A y vapor a 30 psia y 280 F en el comportamiento
de B. se quita la barrera que separa a ambos compartimientos y se
establece finalmente el equilibrio. La energa interna final del
sistema es de 1080.0 Btu/lbm. Mediante el empleo de tablas de vapor
cuando estas sean necesarias, calcular la masa de vapor que se
encuentra inicialmente en el compartimiento B. (Nota. El diagrama
de flujo para este sistema cerrado debera parecerse a aquel del
ejemplo 8.6-1)
PROPORCINES DE FLUJO MOLAR DEL ALIMENTO Ni: 300L/H* * = 14.7
MOL/HN2 = 200L/H* * * = 9 MOL/HBalance del propano Nc3H8= * + 900
mol/H * = 6,54
BALANCE TOTALNC4H10 = (14,7 + 9 + 6,54 ) mol C4H10 / HNC4H10=
17,16 mol C9H10 lb
Habilidades:Identificar la base de calculoTener a la mano las
tablas y factores de conversin para la resolucin de los ejercicios
propuestos.La interpolacin muy til en estos ejercicios de esta
claseDificultades :No saber realizar balance de material No
comprender los ejercicios Como fueron superadas: Pidiendo la
enseanza de balance de materia y leyendo Felder