guia hysys

Termodinmica para Ingeniera Qumica con el Simulador HYSYS

Elaborado por Ing. Segundo Alberto Vsquez Llanos Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo

Facultad de Ingeniera Qumica e Industrias Alimentaras PERU

XVI COLAEIQ LOJA ECUADOR

Ing. Segundo Vsquez Llanos XVI COLAEIQ

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1. AYUDA en HYSYS

On-line Lnea de status, Object Status Window, Trace Window F1: Ayuda de contexto

Documentacin HYSYS: http://www.hyprotech.com http://prosys.korea.ac.kr/~tclee/hysys/manual/

Customization Guide: Lenguaje propio de macros e integracin con Visual Basic.

Dynamic Modeling: Simulacin dinmica. OLI Interface: Modelizacin de sistemas con presencia de

electrolitos. Operations Guide: Descripcin detallada de las corrientes y los

bloques de construccin del diagrama de flujo. Descripcin de las utilidades.

Simulation Basis: Modelos termodinmicos, propiedades, componentes, reacciones, etc.

Tutorials & Applications: Conceptos bsicos, descripcin de tutoriales.

Users Guide: Uso de la interface. RTO Reference Guide: Optimizacin y reconciliacin de datos. Clean Fuels User Guide: Modelado termodinmico para sistema de

eliminacin de azufre en combustibles. OLGA Link User Guide: Enlace a OLGA2000 (simulacin dinmica

de conducciones).


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2. Seleccin de las Unidades de Preferencia Si el enunciado del problema esta en unidades inglesas, el trabajo es ms fcil para HYSYS, caso contrario tendremos que configurar las unidades, procediendo de la siguiente manera: 1. Vamos al men Tools luego seleccionamos Preferences. 2. Clic en la etiqueta Variable.


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3. En la caja Available Units Sets, podemos seleccionar las unidades por defecto en el sistema ingles (Field) o en el sistema internacional (SI o EuroSI).

4. En la caja Display Units, vemos que la temperatura est en C, la presin est en KPa y el flujo est en Kmol/h y Kg/h. Sin embargo, si se tiene unidades diferentes al sistema seleccionado por ejemplo la presin est en atm y la temperatura est en K. Para cambiarlo presionamos el botn Clone.

5. Un nuevo Available Unit Set aparecer con el nombre NewUser#. Donde # representa un numero seleccionado por HYSYS. Pulsamos en la caja Unit Set Name para asignarle un nombre a nuestro conjunto de unidades.

6. En la caja Display Units, seleccionamos las unidades que queremos cambiar, para nuestro caso cambiamos la presin en atm y la temperatura en K.

7. Despus de haber cambiado las unidades, cerramos la ventana preferences y retornamos al PFD. De esta manera queda configurado las unidades que se van a utilizar en la simulacin.


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3. Generando el Reporte de Resultados

1. Vamos al men Tools y seleccionamos la opcin Reports (Ctrl+R). 2. Clic en el botn Create 3. En el casillero Report Name aparece el nombre de Report1, aqu podemos

dejar el nombre por defecto o podemos asignarle un nuevo nombre, por ejemplo Reporte Flash.

4. Clic en el botn Insert Datasheet. 5. Seleccionar Workbook Main para el Objecto. 6. Presionar el botn Add, luego el botn Done. Nos retornar a la ventana

Report Builder.

7. Seleccione el Datasheet que ha creado luego presione el botn Preview.


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8. Presione el botn Format/Layout. Aparecer una ventana conteniendo las opciones para el formato del informe. Seleccione los casilleros Shading, Line Numbers, Thick Border e Indicate User Specified. Tambin puede seleccionar el tamao, la orientacin y los mrgenes del papel. Cerramos la ventana Report Format and Layout.

9. Si queremos imprimir o configurar la impresin presionamos los botones Print o Print Setup, para cerrar el reporte presionamos el botn Close. Nos retornar a la ventana Reporter Builder.


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4. Caso Prctico (Solucin Manual y con HYSYS) Comprimir una corriente de aire (20 C, 1 bar, 300 Kg/h) con un compresor de desplazamiento positivo hasta 6 bares.

Calcular la temperatura de salida, C, y la potencia del compresor, KW.

Solucin manual:

Tabla A.17 Yunus Cengel

Estado 1: P1 = 1 bares T1 = 20 C (293.15 K) m = 300 Kg/h

T, K h, KJ/Kg 290 290.16

293.15 h1 295 295.17

h1 = 293.3163 KJ/Kg

T, K Pr 290 1.2311

293.15 Pr1 295 1.3068

Pr1 = 1.2788

Estado 2: P2 = 6 bares

1

212 *PrPr P

P=

Pr2 = 7.6728

Pr2 h, KJ/Kg 7.268 482.49

7.6728 h2 7.824 492.74

h2 = 489.952 KJ/Kg

Pr2 T, K 7.268 480

7.6728 T2 7.824 490

T2 = 487.28 K 214.13 C

( ) KgKJshhKgW 952.4893163.293*36001*300 =

W = 16.386 KW


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Solucin HYSYS: Etapas de Definicin del Proceso 1 Preferencias de la simulacin (denominacin de corrientes, unidades,

formatos,) 2 Modelos (termodinmicos y empricos): equilibrio entre fases, cinticas de

reaccin, calculo de propiedades, 3 Diagrama de flujo: operaciones y conectividad. 4 Variables de operacin.

Figura: Secuencia de Definicin

PREFERENCIAS DE LA SIMULACION /Tools / Preferences / Variables / Units: EuroSI (la presin en bares) Cerrar (X) /File / New / Case /File / Save: Compresor_1.hsc

SIMULATION BASIS MANAGER Components

Master component list: View o Match: Air [Add pure]

Cerrar (X) Fluid Pkgs: Add

Prop Pkg o Filter: EOSs o Base Property Package: Peng Robinson

Cerrar (X)

Enter Simulation Environment:


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SIMULATION ENVIRONMENT F12 / Categories / Rotating Equipment / Compressor [Add] o de la paleta de

objetos (F4) K-100 / Design / Connections (Ventana de dialogo del compresor)

Inlet: Alimentacin

Outlet: Salida Energy: Potencia

K-100 / Design/ Parameters

Operating Model: Reciprocating Efficiency: Adiabatic Efficiency / 100 %

K-100 / Worksheet / Conditions / Corriente Alimentacin: Temperature: 20 C Pressure: 1 bares Mass Flow: 300 Kg/h

K-100 / Worksheet / Conditions / Corriente Salida: Pressure: 6 bares

K-100 / Worksheet / Composition / Corriente Alimentacin:

Air: 1 [OK] K-100 / Worksheet / Conditions / Corriente Salida (Resultado)

Temperature: 215.8 C K-100 / Design/ Parameters (Resultado)

Duty: 16.4387 KW Cambiar especificaciones: borrar la presin de la corriente de salida (Supr) e ingrese la temperatura de 300 C, compare los valores trabajando con eficiencia de 75 % por defecto.


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5. Paso a Paso con HYSYS

Para acceder a HYSYS, pulse el botn Inicio, Programas, Hyprotech, HYSYS 3.0.1, HYSYS

o pulse en el icono que se encuentra en el escritorio de Windows. Esta es la pantalla que vera al comenzar.


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Luego, para asegurarse que esta usando el juego correcto de unidades, pulse el botn Tools, luego seleccione Preferences y pulse la etiqueta Variables.



Selecciones las unidades que desee luego cierre el cuadro de dialogo. Para crear una nueva simulacin, haga clic en el men File, New, Case o presiona las teclas [ctrl+N] o pulse en el icono (New Case) que se encuentra en la barra de herramientas. Esta es la pantalla que ver al hacer clic en File/New/Case:



En la etiqueta Components seleccionamos los componentes que deseamos haciendo doble clic sobre ellos. O bien resalte el componente y haga clic en la etiqueta Add pure. Puede encontrar los componentes que busca arrastrando la barra lateral, escribiendo el nombre o formula qumica en el campo Match. Si ha seleccionado un componente por error y desea removerlo resalte el componente en la lista de componentes y presione el botn Remove Comps. Tambin es posible cambiar el orden de los componentes pulsando sobre el botn Sort List. Una vez elegidos todos los componentes cierre el cuadro de dialogo (Component List View) haciendo clic en el icono que se encuentra en la esquina superior derecha.

Seleccionamos la etiqueta Fluid Pkgs, luego clic en el botn Add; se abrir una nueva ventana dnde se seleccionara el paquete de propiedades. De la lista Property Package Selection seleccionamos Peng Robinson, luego cerramos la ventana e ingresamos a la ventana Simulation Basis Manager pulsando el icono .



En el Current Fluid Packages, hay un paquete Basis-1, con NC: 3 (numero de componentes) y PP: Peng - Robinson (Property Package) El modelo Peng Robinson es recomendado para la mayora de aplicaciones en donde existan hidrocarburos. Si la simulacin involucra compuestos polares como alcoholes o aminas no podr encontrar el componente que usted necesita bajo PR. Para fluidos polares seria un modelo de actividad adecuado como UNIQUAC o NTRL.

Luego clic en Enter Simulation Environment... o pulsamos el icono para ingresar al PFD. Como todo trabajo debe ser guardado, vamos al men File/Save as/nombre del archivo (ejemploguia.hsc)

Para comenzar el flowsheet arrastre una flecha color azul llamada material stream, la cual se encuentra en un men flotante.



Ahora adicionamos el primer equipo de la misma forma. En este caso un tanque flash (Separator).



Como se aprecia en la figura el equipo posee un color rojo, esto significa que an no se encuentra especificado, adems en la zona inferior izquierda puede observar dos mensajes con el mismo color: Required Info : V-100--Requires a feed stream y Required Info : V-100Requires a product stream. Es muy importante observar estos mensajes, ya que si la simulacin no converge es probable que la solucin al problema se encuentre all. Para unir la corriente de alimentacin con el primer equipo, vamos al men superior y seleccionamos el icono llamado Attach Mode.



Presione el botn izquierdo y mantngalo de esa forma, arrastre el mouse hacia el punto azul del equipo a conectar y suelte el botn del mouse. La corriente y el equipo quedaran unidos por una lnea de color celeste.

Al hacer clic sobre el equipo, aun de color rojo, se observan una serie de cuadrados azules. Ubquese sobre el cuadrado azul, presione el botn izquierdo y mantngalo presionado, arrastre el mouse fuera del equipo hasta que aparezca una flecha. Suelte el mouse y repita esta operacin en el otro extremo del equipo. El tanque ha cambiado de color y se observa que los mensajes de color rojo han desaparecido, en su lugar se lee: Optional Info : 1 Unknown Compositions y Optional Info : 1 Unknown Temperature.



Al hacer clic sobre el mensaje de inmediato se ingresa al entorno en donde este dato es requerido, esto es la corriente uno. Para especificar la corriente existen dos caminos, lo anteriormente sealado o bien haciendo doble clic sobre la corriente 1 de color celeste.

Existe una barra de color amarillo en la cual aparece una sugerencia de los datos que se desconocen, adems se observa un men en el cual puede ingresar los datos, para este ejemplo: fraccin de la fase vapor (0, punto de burbuja), presin (1 atm) y razn molar (1 Kmol/h).

La lnea todava permanece de color amarillo, por lo que aun no se encuentra especificada. Haga clic sobre la etiqueta Composition e ingrese las composiciones. Si tiene las composiciones en una unidad distinta a la sugerida, haga clic sobre el Botn Basis y elija la unidad de su agrado. Cuando la corriente este especificada la lnea cambiara de color celeste a azul, entonces ya no ser necesario ingresar ms datos. Inmediatamente ingresada la composicin la lnea amarilla cambiara a verde y se leer el OK. El equipo ha sido calculado.



Al cerrar la ventana se observa que todas las lneas han cambiado de color celeste a azul y puede leer en la esquina inferior derecha el mensaje Completed esto significa que el sistema convergi y cada una de las corrientes y equipos han sido calculadas. En equipos ms complejos es necesario ingresar una mayor cantidad de datos para que sea calculado. No se debe pensar que especificando una solo corriente el sistema converge por si solo.

Como sugerencia se recomienda ir especificando una a una las corrientes y equipos; es preferible no construir el diagrama completo e ingresar los datos en forma posterior ya que resulta mas fcil hacer converger una corriente o un equipo que todo el conjunto.



6. Ejemplo: Separacin Flash Tenemos una corriente que contiene 15 % de etano, 20 % de propano, 60 % de i-butano y 5 % de n-butano a 50 F y presin atmosfrica, a razn de 100 lbmol/h. Esta corriente ser comprimida a 50 psia, y luego enfriada a 32 F. El vapor y el lquido resultante sern separados como dos corrientes de producto. Cules son los flujos molares y las composiciones de estas dos corrientes?

SOLUCION

PASO 1: Iniciar HYSYS Ir a la barra Inicio / Programas / Hyprotech / HYSYS 3.0.1 / HYSYS o pulsar sobre el

icono que se encuentra en el escritorio de Windows.

PASO 2: Definir las Unidades de Ingeniera Ir al men Tools y seleccione Preferences luego pulse la etiqueta Variables. Dentro de esta etiqueta seleccionamos la opcin Field (Sistema Ingles) luego pulsamos el botn Clone.



PASO 3: Crear una nueva Simulacin Ir al men File y seleccionar New luego Case (Ctrl. + N) o pulse en el icono (New Case) que se encuentra en la barra de herramientas. Nos llevara a la ventana Simulation Basis Manager.

PASO 4: Ingresar los Componentes Para ingresar los componentes pulsamos el botn Add; esto abrir una nueva ventana dnde se seleccionara el componente o los componentes que intervienen en la simulacin.

PASO 5: Seleccionar el Paquete de Propiedades Seleccionamos la etiqueta Fluid Pkgs, luego clic en el botn Add; se abrir una nueva ventana dnde se seleccionara el paquete de propiedades. De la lista Property Package seleccionamos Peng Robinson, luego cerramos la ventana e ingresamos a la ventana Simulation Basis Manager pulsando el icono .



En el Current Fluid Packages, hay un paquete Basis-1, con NC: 4 (numero de componentes) y PP: Peng - Robinson (Property Package). Luego clic en Enter Simulation Environment... o pulsamos el icono para ingresar al PFD.

PASO 6: Guardar el Trabajo Vamos al men File / Save as / nombre del archivo (separacion1.hsc)

PASO 7: Elaboracin del Diagrama de Flujo del Proceso, PFD Dentro del PFD, presionamos la tecla F12, aparece una ventana en la cual seleccionamos la opcin All Unit Ops en Categories y de la lista Available Unit Operations seleccionamos la opcin Compressor. Presionamos el botn Add despus de haber realizado la seleccin. Se instalara el compresor en el PFD y abrir la ventana del compresor para luego etiquetar sus respectivas corrientes. De igual manera se realiza con las opciones Cooler y Separator respectivamente. Los iconos

Material Stream , Energy Stream , Compressor , Cooler y

Separator pueden ser seleccionados a partir de la paleta de objetos, luego unimos las corrientes a travs del icono llamado Attach Mode.

PASO 8: Especificaciones de la Corriente de Alimentacin y de los Equipos Doble clic en el icono del compresor luego clic en la pestaa Worksheet de la ventana Compressor (K 100) e ingresamos las condiciones, Conditions, para las corrientes 1 y 2. En Composition ingresamos la composicin para la corriente de entrada, 1, luego pulsamos OK. Observamos un mensaje OK y que el icono del compresor ha cambiado de color.



Despus doble clic en el icono del enfriador, luego clic en la pestaa Worksheet de la ventana Cooler (E 100) e ingresamos en Conditions la temperatura para la corriente 3. En la pestaa Design ingresamos en Parameters la cada de presin, Delta P. Observamos nuevamente un mensaje OK en la parte inferior indicndonos que ya termino de realizar los clculos, adems el resto de iconos han cambiado de color.



PASO 9: Visualizacin de los resultados Si se pulsa el botn Properties en el Worksheet de cada equipo, se vera una ventana conteniendo los resultados. Tambin abriendo la ventana de cada corriente o visualizando el workbook. Para visualizar el workbook, pulsar en el icono workbook localizado en la barra men. Se observa del workbook las pestaas Material Streams, Compositions, Energy Streams y Unit Ops. Los flujos molares de las corrientes liquido y vapor que salen del separador son: 76.52 Lbmol/h y 23.48 Lbmol/h.



7. Ejemplo: Caso de Estudio con Anlisis de Sensibilidad Como muestra la figura, un flujo de vapor de 50000 Kg/h entra a un atemperador a 30 bar y 320 C. En este equipo el vapor se enfra hasta vapor saturado a 20 bar en un proceso de mezcla con agua liquida a 25 bar y 200 C. La transferencia de calor entre el atemperador y su entorno y las variaciones de energa cintica y potencial pueden despreciarse. Para la operacin en estado estacionario determnese el flujo masico de agua, en Kg/h, adems trace una grafica T2 vs m2 en el rango de 20 a 220 C.

SOLUCION

PASO 1: Iniciar HYSYS Ir a la barra Inicio / Programas / Hyprotech / HYSYS 3.0.1 / HYSYS o pulsar sobre el icono que se encuentra en el escritorio.

PASO 2: Crear un Nuevo Caso Ir al men File y seleccionar New luego Case (Ctrl. + N) o pulse en el icono (New Case) que se encuentra en la barra de herramientas. Nos llevara a la ventana Simulation Basis Manager. Se visualizara la siguiente ventana:



PASO 3: Ingresar los Componentes Para ingresar los componentes pulsamos el botn Add; esto abrir una nueva ventana dnde se seleccionara el componente o los componentes que intervienen en el problema.

PASO 4: Seleccionar el Paquete de Propiedades Para volver a la ventana Simulation Basis Manager, pulsamos en el icono . Seleccionamos la etiqueta Fluid Pkgs, luego clic en el botn Add; se abrir una nueva ventana dnde se seleccionara el paquete de propiedades. De la lista Property Package seleccionamos el modelo termodinmico ASME STEAM, luego cerramos la ventana e ingresamos a la ventana Simulation Basis Manager.



En el Current Fluid Packages, hay un paquete Basis-1, con NC: 1 (numero de componentes) y PP: ASME Steam (Property Package). Luego clic en Enter Simulation Environment... o pulsamos el icono para ingresar al PFD.

PASO 5: Guardar el trabajo Guardamos el trabajo que estamos realizando, vamos al men File / Save as / nombre del archivo (Mixer_2_COPEIQ.hsc)

PASO 6: Elaboracin del Diagrama de Flujo del Proceso, PFD Dentro del PFD (Process Flow Diagram) presionamos la tecla F12, aparece una ventana en la cual seleccionamos la opcin All Unit Ops en Categories y de la lista Available Unit Operations seleccionamos la opcin Mixer (Mixer, tambin puede ser seleccionado a partir de la paleta de objetos) Presionamos el botn Add despus de haber realizado la seleccin. Se instalara el mezclador en el PFD y abrir la ventana de dialogo del mezclador para luego etiquetar las respectivas corrientes del mezclador.



PASO 7: Especificaciones de las Corrientes Pulsamos la etiqueta Worksheet de la ventana Mixer e ingresamos las condiciones Conditions para las corrientes de entrada (1 y 2). En la etiqueta Composition ingresamos la composicin de las corrientes de entrada 1 y 2.



PASO 8: Visualizacin de los resultados Pulsamos la etiqueta Worksheet/Conditions para visualizar los resultados de la corriente 3. Si queremos visualizar las propiedades de las corrientes 1, 2 o 3 presionamos la etiqueta Worksheet/Properties.



PASO 9: Anlisis de Sensibilidad Para realizar un anlisis de sensibilidad para la temperatura en funcin del flujo masico de la corriente 2, realizamos los siguientes pasos a travs de las figuras siguientes:



8. Ejemplo: Turbina Entra vapor a una turbina con una presin de 2000 psia, temperatura de 700 F.El vapor descarga a 300 F con calidad de 95 %. Para un flujo estacionario de 1000 lb/h. Determine la potencia de salida de la turbina en kw. Suponga flujo adiabtico y despreciable los cambios de energas cintica y potencial.

SOLUCION

PASO 1: Iniciar HYSYS Ir a la barra Inicio / Programas / Hyprotech / HYSYS 3.0.1 / HYSYS o pulsar sobre el

icono que se encuentra en el escritorio de Windows.

PASO 2: Crear un Nuevo Caso Ir al men File y seleccionar New luego Case (Ctrl. + N) o pulse en el icono (New Case) que se encuentra en la barra de herramientas. Nos llevara a la ventana Simulation Basis Manager. Se visualizara la siguiente ventana:

PASO 3: Ingresar los Componentes Para ingresar los componentes pulsamos el botn Add; esto abrir una nueva ventana dnde se seleccionara el componente o los componentes que intervienen en el problema.



PASO 4: Seleccionar el Paquete de Propiedades Para volver a la ventana Simulation Basis Manager, pulsamos en el icono . Seleccionamos la etiqueta Fluid Pkgs, luego clic en el botn Add; se abrir una nueva ventana dnde se seleccionara el paquete de propiedades. De la lista Property Package seleccionamos el modelo termodinmico ASME STEAM, luego cerramos la ventana e ingresamos a la ventana Simulation Basis Manager.

En el Current Fluid Packages, hay un paquete Basis-1, con NC: 1 (numero de componentes) y PP: ASME Steam (Property Package). Luego clic en Enter Simulation Environment... o pulsamos el icono para ingresar al PFD.



PASO 5: Elaboracin del Diagrama de Flujo del Proceso, PFD Dentro del PFD (Process Flow Diagram) presionamos la tecla F12, aparece una ventana en la cual seleccionamos la opcin All Unit Ops en Categories y de la lista Available Unit Operations seleccionamos la opcin Expander (Expander, tambin puede ser seleccionado a partir de la paleta de objetos) Presionamos el botn Add despus de haber realizado la seleccin. Se instalara el mezclador en el PFD y abrir la ventana de dialogo del mezclador para luego etiquetar las respectivas corrientes del mezclador.



PASO 6: Especificaciones de las Corrientes Pulsamos la etiqueta Worksheet de la ventana Expander e ingresamos las condiciones Conditions para las corrientes de entrada (1 y 2). En la etiqueta Composition ingresamos la composicin de las corrientes de entrada 1 y 2. En la etiqueta Design / Parameters ingresamos la eficiencia adiabtica, para una turbina adiabtica la eficiencia es 100 %.



PASO 7: Visualizacin de los resultados Pulsamos la etiqueta Worksheet/Conditions para visualizar los resultados del clculo de la potencia de la turbina. La potencia de la turbina en KW es W = 1.689+005 KJ/h lo que es igual a 46.90 KW.



CCAAPPIITTUULLOO 11

EESSTTIIMMAACCIIOONN DDEE PPRROOPPIIEEDDAADDEESS FFIISSIICCAASS

PROBLEMA 1 Calcular las propiedades que se enumeran a continuacin para el propano y el n-octano puros a 25 C y 1 atm, empleando la ecuacin de estado de Peng Robinson: Densidad, viscosidad, capacidad calorfica, conductividad trmica, entalpa y entropa. Calcular las propiedades anteriores, as como la fraccin de vapor de las mezclas de propano y n-octano con: 25, 50 y 75 % (porcentaje en moles) del componente ms voltil a 25 C y 1 atm.

PROBLEMA 2 Para una mezcla equimolar de ciclohexano y n-heptano a 1 atm de presin, calcular: Las temperaturas de los puntos de roco y burbuja y el calor de vaporizacin de la mezcla.

PROBLEMA 3 Estudiar el comportamiento de la capacidad calorfica con la temperatura (en el intervalo entre 25 y 500 C) a la presin atmosfrica para: el benzaldehido y una mezcla equimolar de fenol y benceno.

PROBLEMA 4 Obtener los diagramas de temperatura-composicin y composicin para el equilibrio lquido/vapor de las siguientes mezclas a presin atmosfrica: a Ciclohexano/n-heptano. b Acetona/agua.

PROBLEMA 5 Para una solucin equimolar de n-pentano y n-hexano, calcule lo siguiente: a La presin de punto de roco a 120 F b La temperatura de punto de burbuja a 1 atm c La fraccin de vapor, a 120 F y 0.9 atm, las fracciones molares de las fases liquida y

vapor

PROBLEMA 6 Realice los clculos de EVL para el sistema etano/propano/isobutano/isopentano: a P BURBUJA, dadas x1 = 0.1, x2 = 0.20, x3 = 0.30 y t = 60 C b P ROCIO, dadas y1 = 0.48, y2 = 0.25, y3 = 0.15 y t = 60 C c T BURBUJA, dadas x1 = 0.14, x2 = 0.13, x3 = 0.25 y P = 15 bar d T ROCIO, dadas y1 = 0.42, y2 = 0.30, y3 = 0.15 y P = 15 bar

PROBLEMA 7 Trazar la curva de equilibrio lquido vapor para el sistema etanol agua a la presin de 14.7 psia utilizando los modelos termodinmicos NRTL, UNIQUAC y SRK, respectivamente, considerando una mezcla inmiscible.

PROBLEMA 8 Calcular la temperatura de burbuja y las composiciones de equilibrio a 1 atm que tiene la siguiente composicin molar: iC5: 0.15, nC5: 0.3, nC6: 0.55 utilizando la ecuacin de estado Peng Robinson para 1 Kgmol/h de mezcla liquida.



CCAAPPIITTUULLOO 22

PPRROOPPIIEEDDAADDEESS DDEE LLAASS SSUUSSTTAANNCCIIAASS PPUURRAASS

PROBLEMA 1 Determine la temperatura, la entropa y el volumen especfico del vapor saturado a 100 psia. Determine la temperatura, la entropa y el volumen especifico del agua saturada a 1.0 MPa.

PROBLEMA 2 Determine el volumen especfico y la entropa del vapor hmedo a 100 psia si tiene 5 % de humedad.

PROBLEMA 3 Determine el volumen especifico, la temperatura y la entropa del vapor hmedo a 1.12 MPa si la calidad es del 90 %.

PROBLEMA 4 Un tanque de vapor tiene un volumen de 70 pie3. Si el 70 % del volumen lo ocupa vapor y el contenido del tanque esta a 500 psia, determine el peso del liquido y del vapor en el tanque.

PROBLEMA 5 Diez libras de una mezcla de vapor agua ocupan un tanque de vapor. Si la calidad de la mezcla es de 65 %, cual es el volumen del tanque. La presin es 100 psia.

PROBLEMA 6 Una libra de agua saturada a 200 F se convierte a vapor saturado a 100 psia. Determine la diferencia de entalpa entre estos dos estados.

PROBLEMA 7 Una mezcla de agua lquida y vapor de agua esta contenida en una cmara de 20 pie3 de volumen. Si la presin de la mezcla es 9.34 psia, determine la temperatura de la mezcla, la masa del liquido y el vapor, y el volumen especifico. La calidad de la mezcla es 0.2.

PROBLEMA 8 Un tanque esfrico contiene 25 libras masa de vapor de agua saturado a una temperatura de 275 F, cual es el dimetro del tanque.

PROBLEMA 9 Un tanque contiene 30 kg de vapor saturado de CO2 a -30 C, cual es el volumen del tanque.

PROBLEMA 10 Un vapor a 500 psia tiene un volumen especfico de 0.800 pie3/Lb. Determine su entalpa, entropa y su temperatura.

PROBLEMA 11 Un vapor a 245 C tiene un volumen especfico de 100 cm3/g. Determine la presin.

PROBLEMA 12 Un globo esfrico con un dimetro de 6 m se llena con helio a 20 C y 200 kPa. Determine el nmero de moles y la masa del helio en el globo.



CCAAPPIITTUULLOO 33

PPRROOPPIIEEDDAADDEESS VVOOLLUUMMEETTRRIICCAASS DDEE LLOOSS FFLLUUIIDDOOSS

PROBLEMA 1 Encuentre el cambio de volumen cuando la acetona cambia de 20 C y 1 bar a 0 C y 10 bar.

PROBLEMA 2 Calcular el factor de compresibilidad para el isopropanol a 200 C y 10 bar.

PROBLEMA 3 Determine el volumen molar, volumen especfico y el factor de compresibilidad del n-butano a 510 K y 25 bares.

PROBLEMA 4 Calcular el volumen molar, el volumen especfico y el factor de compresibilidad de la mezcla consistiendo de 630 Kmol/h de monxido de carbono, 1130 Kmol/h de agua, 189 Kmol/h de dixido de carbono y 63 Kmol/h de hidrogeno a 1 atm y 500 K.

PROBLEMA 5 Considere una mezcla de 25 % mol de amoniaco y el resto es nitrgeno e hidrgeno en una relacin de 1:3. El gas se encuentra a 270 atm y 550 K. Calcular el volumen molar y el factor de compresibilidad del gas utilizando la ecuacin de estado: Peng Robinson.

PROBLEMA 6 Que presin se genera cuando se guarda 5 Lbmol de metano en un volumen de 2 pie3 a 122 F, utilice la ecuacin de estado SRK

PROBLEMA 7 Para el amoniaco a 310 K, estime la densidad del lquido saturado y la densidad del lquido a 100 bares.

PROBLEMA 8 Estime lo siguiente utilizando el modelo Lee Kesler: a El volumen ocupado por 18 Kg de etileno a 55 C y 35 bar. b La masa de etileno contenida en un cilindro de 0.25 m3 a 50 C y 115 bar.

PROBLEMA 9 Se utiliza un recipiente de 0.35 m3 para guardar propano lquido a su presin de vapor. Las consideraciones de seguridad dictan que a una temperatura de 320 K el lquido no debe ocupar ms del 80 % del volumen total del recipiente. Para estas condiciones determine la masa de vapor y la masa de lquido dentro del recipiente utilizando el modelo Lee Kesler. A 320 K la presin de vapor del propano es 16.0 bar.

PROBLEMA 10 Un recipiente de 0.35 m3 contiene vapor de etanol a 25 C y 2200 KPa. Si el recipiente se calienta a 220 C, que presin se genera dentro de l.

PROBLEMA 11 La densidad del n-pentano lquido es 0.630 g/cm3 a 18 C y 1 bar. Estime su densidad a 140 C y 120 bar.



CCAAPPIITTUULLOO 44

PPRRIIMMEERRAA LLEEYY DDEE LLAA TTEERRMMOODDIINNAAMMIICCAA

PROBLEMA 1 En una turbina adiabtica entra vapor a 10 MPa y 400 C, y sale a 20 KPa con una calidad de 90 %. Despreciando los cambios en las energas cintica y potencial, determine la tasa de flujo msico requerida para una salida de potencia de 5 MW.

PROBLEMA 2 Entra vapor a una turbina con una presin de 1000 psia, temperatura de 600 F. El vapor se descarga a 200 F con calidad de 95 %. Para un flujo estacionario de 1000 Lb/h, determine la potencia de salida de la turbina en KW. Suponga flujo adiabtico y desprecie cambios en las energas potencial y cintica.

PROBLEMA 3 Entra dixido de carbono a un compresor adiabtico a 100 KPa y 300 K a una tasa de 0.5 Kg/s y sale a 600 KPa y 450 K. Sin tomar en cuenta los cambios en la energa cintica, determine: la tasa de flujo volumtrico del dixido de carbono a la entrada del compresor y la entrada de potencia al compresor.

PROBLEMA 4 Entra refrigerante 134a a un compresor adiabtico como vapor saturado a -20 C y sale a 0.7 MPa y 70 C. La tasa de flujo msico del refrigerante es 1.2 kg/s. Determine la entrada de potencia del compresor y la tasa de flujo volumtrico del refrigerante a la entrada del compresor.

PROBLEMA 5 100 Lb/h de agua a 250 F y 30 psig se alimenta a travs de una bomba el cual es solo 10 % eficiente y la presin de salida de la bomba es de 1200 psig. Determine la temperatura de salida del agua. No hay prdida ni ganancia de calor del medio ambiente, y el Paquete de propiedades es la ecuacin de estado PRSV.

PROBLEMA 6 Cul es el calor que se requiere para calentar 12 moles de propano de 250 a 1200 C a una presin aproximadamente igual a la atmosfrica en un intercambiador de calor de flujo continuo.

PROBLEMA 7 Qu temperatura final alcanzan 15 moles de l-buteno inicialmente a 260 C si se les aade la cantidad de 2500 KJ en un intercambiador de calor de flujo continuo a una presin aproximadamente igual a la atmosfrica.

PROBLEMA 8 Se suministra agua a un calentador de vapor a razn de 5000 Lb/h y a una temperatura de 65 F. Sale como vapor sobrecalentado a una presin de 600 psia y a una temperatura de 800 F. El carbn que se ha empleado para quemar el calentador libera 12500 BTU/Lb durante la combustin. Calcular la razn mnima a la que debe alimentarse carbn al quemador. Trate el proceso en el calentador como uno a presin constante.



PROBLEMA 9 Es estrangulado refrigerante 134a del estado de lquido saturado a 700 KPa hasta una presin de 160 KPa. Determine: La disminucin de temperatura durante el proceso y el volumen especfico final del refrigerante.

PROBLEMA 10 Una vlvula bien aislada sirve para estrangular vapor de 8 MPa y 500 C a 6 MPa. Determine la temperatura final del vapor.

PROBLEMA 11 Las descargas de dos calentadores con tasas de flujo idnticas se mezclan. La condicin de descarga del primer calentador es de 500 psia y 700 F, y la del segundo calentador es de 500 psia y calidad del 95 %. Encuentre la condicin del vapor despus del mezclado.

PROBLEMA 12 Una corriente de agua caliente a 80 C entra a una cmara de mezcla con una tasa de flujo msico de 0.5 Kg/s donde se mezcla con una corriente de agua fra a 20 C. Se desea que la mezcla salga de la cmara a 42 C, determine la tasa de flujo msico de la corriente de agua fra. Considere que todas las corrientes estn a la misma presin de 250 KPa.

PROBLEMA 13 Se mezclan dos flujos para formar un solo flujo. En el estado 1 es agua a razn de 1.5 kg/s a 400 kPa, 200 C y para el estado 2 se encuentra a 500 kPa, 100 C. Cul es el flujo msico en el estado 2 para producir una temperatura de salida de 150 C manteniendo la presin de salida a 300 kPa.

PROBLEMA 14 El agua entra al generador de vapor de la central trmica mostrada en la figura a 1000 psia y 120 F saliendo a la misma presin y 1100 F. El vapor alimenta a una turbina que produce una potencia de 30000 BTU/s. El vapor abandona la turbina con un titulo del 90 % y a una presin de 1 psia. Los gases de combustin entran al generador de vapor a 1800 R, siendo enfriados hasta 800 R. Para la operacin en estado estacionario, determnese el flujo msico de gases en Kg/s y la velocidad con que se transfiere energa del gas al agua en el generador de vapor en KW. Las propiedades de los gases de la combustin pueden tomarse como las del aire. Ignrense las prdidas de calor al ambiente y los efectos de las energas cintica y potencial.



PROBLEMA 15 Como se muestra en la figura, un flujo de vapor de 50000 kg/h entra a un atemperador a 30 bar y 320 C. En este equipo el vapor se enfra hasta vapor saturado a 20 bar en un proceso de mezcla con agua lquida a 25 bar y 200 C. La transferencia de calor entre el atemperador y su entorno y las variaciones de energa cintica y potencial pueden despreciarse. a Para la operacin en estado estacionario, determine el flujo msico de agua, en kg/h. b Represente m2 en kg/s, frente a T2 en el rango desde 20 a 220 C.

PROBLEMA 16 El vapor ingresa a la turbina de primera etapa como se muestra en la figura a 40 bar y 500 C con un flujo volumtrico de 90 m3/min. El vapor sale de la turbina a 20 bar y 400 C. El vapor es luego recalentado a presin constante a 500 C antes de ingresar a la turbina de segunda etapa. El vapor sale de la segunda etapa como vapor saturado a 0.6 bar. Ignrense las prdidas de calor al ambiente y los efectos de las energas cintica y potencial. Determine: a El flujo msico de vapor en kg/h. b La potencia neta producida por las turbinas de dos etapas en KW. c La cantidad de calor transferido en el recalentador en KW.



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EEFFEECCTTOOSS CCAALLOORRIICCOOSS

PROBLEMA 1 Calcule la temperatura de flama terica cuando el etileno a 25 C se quema con: a La cantidad terica de aire a 25 C. b 50 por ciento de exceso de aire a 500 C.

PROBLEMA 2: Al reactor de una planta de HNO3 entra gas amoniaco con un 30 % ms de aire seco del que se requiere para la conversin completa del amoniaco en xido ntrico y vapor de agua. Si los gases entran al reactor a 75 C, donde la conversin es del 80 % operando adiabticamente y no hay reaccin colateral Cul es la temperatura de los gases que abandonan el reactor?

PROBLEMA 3: Un combustible, con una composicin molar de 75 % de metano y 25 % de etano, entra a un horno con un 80 % de exceso de aire a 30 C. Si se transfieren como calor 8*105 KJ/Kmol de combustible a los tubos de la caldera, Cul es la temperatura de los gases de chimenea que salen del horno? Asuma que la combustin del combustible es completa.

PROBLEMA 4 Una mezcla equimolar de nitrgeno y acetileno ingresa a un reactor de flujo continuo con una temperatura de 25 C y a presin atmosfrica. La nica reaccin que ocurre es: N2(g) + C2H2 2HCN(g) Los gases producto salen del reactor a 600 C y contienen 24.2 % mol de HCN. Cunto calor se proporciona al reactor por mol de producto gaseoso?

PROBLEMA 5 Se obtiene un proceso para la produccin de 1,3 butadieno a partir de la deshidrogenacin cataltica a presin atmosfrica del l buteno, de acuerdo con la reaccin: C4H8(g) C4H6(g) + H2(g) Para suprimir las reacciones colaterales, el flujo de alimentacin de l buteno se diluye con vapor de agua en una relacin de 10 moles de vapor por un mol de l buteno. La reaccin se lleva a cabo isotrmicamente a 525 C y, a esta temperatura, el 33 por ciento del l buteno se convierte en 1,3 butadieno. Cunto calor se transfiere al reactor por mol de l buteno que entra en l?

PROBLEMA 6 El flujo de gas proveniente de un quemador de azufre tiene una composicin de 15 por ciento mol de SO2, 20 por ciento mol de O2 y 65 por ciento mol de N2. El flujo de gas entra a un convertidor cataltico, a presin atmosfrica y con una temperatura de 400 C donde el 86 por ciento del SO2 se oxida a SO3. Tomando como base un mol del gas que entra al convertidor, Cunto calor debe retirarse del convertidor de modo que los gases producto lo abandonen a 500 C?

PROBLEMA 7 Se produce hidrgeno con la reaccin: CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) El flujo que se alimenta al reactor es una mezcla equimolar de monxido de carbono y vapor de agua, la cual entra al reactor a presin atmosfrica y una temperatura de 125 C. Si el 60 por ciento del H20 se convierte en H2 y si el flujo de producto abandona el reactor a 425 C, Cunto calor debe transferirse desde el reactor?



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SSEEGGUUNNDDAA LLEEYY DDEE LLAA TTEERRMMOODDIINNAAMMIICCAA

PROBLEMA 1 En una turbina adiabtica ingresa vapor a 5 MPa y 450 C y sale a una presin de 1.4 MPa. Determine la salida de trabajo de la turbina por unidad de masa de vapor que fluye por esta si el proceso es reversible.

PROBLEMA 2 Entra vapor establemente a una turbina adiabtica a 3 MPa y 400 C y sale a 50 KPa y 100 C. Si la salida de potencia de la turbina es de 2 MW determine: la eficiencia isentrpica de la turbina y la tasa de flujo masico del vapor que circula por la turbina

PROBLEMA 3 Mediante un compresor adiabtico se comprime aire de 100 KPa y 12 C a una presin de 800 KPa a una tasa estable de 0.2 Kg/s. Si la eficiencia adiabtica del compresor es 80 %, determine la temperatura de salida del aire y la entrada de potencia requerida en el compresor.

PROBLEMA 4 En una vlvula se estrangula vapor a 7 MPa y 450 C hasta una presin de 3 MPa durante un proceso de flujo estable. Determine la generacin de entropa para este proceso y verifique si se satisface el principio del incremento de entropa.

PROBLEMA 5 Ingresa agua a 20 psia y 50 F a una cmara de mezclado a una tasa de 18000 Lb/h, donde se mezcla de manera uniforme con vapor que entra a 20 psia y 240 F. La mezcla sale de la cmara a 20 psia y 130 F y se desecha calor al aire circundante a 70 F a una tasa de 10800 BTU/h. Descarte los cambios en las energas cintica y potencial y determine la tasa de generacin de entropa para este proceso.

PROBLEMA 6 A un compresor adiabtico entra refrigerante 134a como vapor saturado a 140 kPa a una razn de 2 m3/min y se comprime a una presin de 700 kPa. Determine la potencia mnima que se debe suministrarse al compresor.

PROBLEMA 7 Un compresor adiabtico de aire es accionado por una turbina adiabtica de vapor que esta acoplado directamente y que tambin es accionado por un generador. El vapor entra a la turbina a 12.5 MPa y 500 C a razn de 25 kg/s, y sale a 10 kPa con una calidad de 0.92. El aire entra al compresor a 98 kPa y 295 K, a razn de 10 kg/s, y sale a 1 MPa y 620 K. Determinar la potencia neta entregada al generador por la turbina.



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CCIICCLLOOSS DDEE PPOOTTEENNCCIIAA DDEE VVAAPPOORR YY RREEFFRRIIGGEERRAACCIIOONN

PROBLEMA 1 Considere una planta de energa de vapor de 210 MW que opera en un ciclo Rankine ideal simple. El vapor entra a la turbina a 10 MPa y 500 C y se enfra en el condensador a una presin de 10 KPa. Determinar: a La calidad del vapor a la salida de la turbina b La eficiencia trmica del ciclo c La tasa de flujo masico del vapor

PROBLEMA 2

Modelo Termodinmico: Peng Robinson

Para el proceso del ciclo de refrigeracin del propano, calcular: a La presin en la corriente 1



b El flujo molar de propano c La cada de presin en la vlvula d La temperatura a la salida de la vlvula, corriente 2 e La potencia del compresor en hp

PROBLEMA 3

Modelo Termodinmico: Peng Robinson

Se tiene un ciclo de refrigeracin de propano de dos etapas con las siguientes especificaciones: Corriente 1: T = 50 C, Vf = 0.0 Chiller: Cada de presin = 7 KPa, Q = 1e6 KJ/h Corriente 3: T = -20 C, Vf = 1.0 Corriente 4: P = 625 KPa Mezclador: Presiones iguales (Equalize All Pressures) Condensador: Cada de presin: 35 KPa

Calcular: a La presin en la corriente 1 b El flujo molar de propano c La cada de presin en las vlvulas d La temperatura a la salida de la vlvula, corriente 2 y corriente 7 e La potencia de los compresores en hp

PROBLEMA 4 La bomba de calor de una vivienda opera en estado estacionario segn muestra esquemticamente la figura. El refrigerante 12 circula a travs de los distintos componentes del sistema, reflejndose en la figura los datos de propiedades en los estados significativos del ciclo de refrigeracin. El flujo masico de refrigerante es de 4.6 Kg/min. Determnense las velocidades de transferencia de calor en KJ/min. a Desde el refrigerante al aire acondicionado en el condensador. b Entre el compresor y sus alrededores. c Desde el aire atmosfrico al refrigerante en el evaporador.



PROBLEMA 5 Para el ciclo ilustrado en la figura, el agua del enfriador (Cp: 4.18 KJ/Kg.K) entra a 20 C y sale a 25 C. La presin de entrada del gas es 1 atm. Determine lo siguiente, tomando como base 1 Kg de aire/h: Datos: T1: 300 K, P1: 1 atm, T2: 410 K, T3: 370 K, T4: 470 K, T5: 670 K, T6: 1180 K, T7: 880 K, T8: 1180 K, T9: 880 K. Modelo termodinmico : Peng Robinson a) El calor recibido por el agua en el enfriador, KJ: b) La cantidad de agua requerida, Kg/h: c) Calor entregado en la cmara de combustin primaria y recalentador. KJ/h: d) Trabajo requerido para comprimir el gas, KJ/h: e) Trabajo generado por las turbinas, KJ/h: f) Trabajo neto del sistema, KJ/h: g) Condiciones de salida del gas (P,T):



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PPRROOCCEESSOOSS DDEE SSEEPPAARRAACCIIOONN YY EEQQUUIILLIIBBRRIIOO LLQQUUIIDDOO VVAAPPOORR

PROBLEMA 1 Se tiene una mezcla 100 lbmol/h siendo la composicin (% mol); propano 61 %, n-butano 28 % y n-pentano 11 %. Calcular la temperatura de roco a la presin de 200 psia utilizando el modelo peng robinson

PROBLEMA 2 Para el sistema acetona (1) / agua (2) calcular: a La presin de burbuja a 300 K y x1 = 0.4. b La presin de roco a 300 K y y1 = 0.4.

PROBLEMA 3 Calcule la presin de burbuja a 350 K y x1 = 0.65 para el sistema acetonitrilo (1) / nitrometano (2).

PROBLEMA 4 Una corriente de hidrocarburos se encuentra a100 psia y 178 F. Calcular la fraccin vaporizada, las composiciones y los flujos molares de las corrientes lquido y vapor.

Componente Alimentacin, Lbmol/h Propano 20 n-Butano 30 n-Pentano 50

PROBLEMA 5 Una corriente proveniente de una columna de destilacin se encuentra a 138 psia y 107.5 F. Si la presin se reduce (adiabtica)) a 51 psia, cul ser la fraccin de vapor, la temperatura, las composiciones y los flujos molares de las corrientes lquido y vapor que salen del separador flash.

Componente Alimentacin, Lbmol/h Propano 1.0 i-Butano 297.0 n-Butano 499.79 i-Pentano 400.0 n-Pentano 500.0

PROBLEMA 6 Una corriente proveniente de una columna de destilacin se encuentra a 36 psia y 141.5 F. Si la presin se reduce (adiabtica)) a 20 psia, cul ser la fraccin de vapor, la temperatura, las composiciones y los flujos molares de las corrientes lquido y vapor que salen del separador flash.



Componente Alimentacin, Lbmol/h n-Butano 4.94 i-Pentano 396.0 n-Pentano 499.65

PROBLEMA 7 Una corriente proveniente de un reactor de amoniaco se encuentra a 700 F y 300 psia. Los flujos molares de la corriente son:

Componente Alimentacin, Lbmol/h Nitrgeno 143.3 Hidrgeno 450.4 Amoniaco 221.6 Dixido de carbono 1.8

Si la temperatura se reduce a 80 F en un separador flash, manteniendo la misma presin, determine los flujos molares de cada especie en las corrientes lquida y vapor.

PROBLEMA 8 Los flujos molares de la corriente de salida de un reactor de metanol son: CO, 100 Lbmol/h; hidrgeno, 200 Lbmol/h y metanol, 100 Lbmol/h. Esta corriente se encuentra a 100 atm y 300 C, luego se enfra a 30 C. Determine los flujos molares de cada especie en las corrientes lquida y vapor que salen del separador flash.

PROBLEMA 9 Se alimenta a un separador flash no adiabtico una corriente de metano y n-octano. Calcular las composiciones y los flujos molares en equilibrio, y la carga de calor en el separador para P = 101350 Pa y T = 23 C, siendo el flujo molar de alimentacin de 1000 Kmol/h y la composicin: 10 % mol de metano y 90 % mol n-octano. El separador flash opera a una P = 101350 Pa y T = 85 C.

PROBLEMA 10 Ingresa a la vlvula como liquido saturado a la presin de 100 psia y se reduce la presin a 14.7 psia que luego pasa a un separador flash. Calcular los flujos molares de cada especie en las corrientes lquida y vapor que salen del separador flash. Metano: 50 lbmol/h, Etano: 70 lbmol/h y Propano: 60 lbmol/h

Paquete de propiedades: peng robinson



PROBLEMA 11 Se tiene el diagrama de flujo para la separacin del benceno con las condiciones de operacin especificadas para cada operacin unitaria.

Calcular: a. Los flujos molares de todas las corrientes y sus respectivas composiciones molares b. La carga de calor en el intercambiador c. La fraccin de vapor en el primer separador flash d. La temperatura del segundo separador flash

PROBLEMA 12 Un sistema como el que se muestra en la figura est compuesto de una vlvula, una cmara de separacin y una turbina, esta ltima de una eficiencia de 80 %. Este genera trabajo a partir de agua a alta presin y temperatura, a la cual se le reduce sbitamente la presin, con lo que parte del flujo se transforma en vapor aprovechable por la turbina. Determine para cada uno de los tres procesos involucrados la tasa de produccin de entropa.

PROBLEMA 13 Se desea separar el propano de una mezcla de parafinas que tiene la siguiente composicin (en Kmol/h): 13.61 etano, 90.72 propano, 167.83 n-butano, 158.76 n-pentano y 22.68 n-hexano. Una corriente de la mezcla se introduce por el sexto plato (contado desde arriba) en una columna de depropanizacin que tiene 12 platos ideales a 107 C y 1724 KPa. El condensador y el caldern de la columna operan a 1710 y 1737 KPa, respectivamente, y la relacin de reflujo seleccionada es de 6. El condensador opera como un condensador total produciendo 102.5 Kmol/h de destilado. Calcular la columna para obtener 86.64 Kmol/h de propano por el tope y 165.56 Kmol/h de n-butano por los fondos.



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IINNTTEERRCCAAMMBBIIAADDOORREESS DDEE CCAALLOORR

PROBLEMA 1 Cul es la temperatura final de 10 moles de etileno a los que se les aade 800 KJ de calor en un intercambiador de calor de flujo continuo a una temperatura inicial de 200 C y una presin igual a la atmosfrica?

PROBLEMA 2 Si 250 pie3/s de aire a 122 F, a una presin igual a la atmosfrica, se precalientan para un proceso de combustin hasta 932 F, cul es la rapidez de transferencia de calor requerida?

PROBLEMA 3 Cunto calor se requiere para calentar 10000 Kg de CaCO3 a presin atmosfrica, de 50 C hasta 880 C?

PROBLEMA 4 Calcule el calor necesario para aumentar la temperatura de 1 mol de metano desde 260 C hasta 600 C en un proceso de flujo que se lleva a cabo a una presin suficientemente baja como para considerar al metano como un gas ideal.

PROBLEMA 5 Cual es la temperatura final que se alcanza si se aade una cantidad de calor de 0.4*106 BTU a 25 Lbmol de amoniaco, inicialmente a 500 F en un proceso con flujo continuo que se lleva a cabo a una presin aproximada de 1 atm.

PROBLEMA 6 Cual es la carga de calor requerido para calentar una mezcla equimolar de metano y etano a razn de 1250 Kg/s a 20 C y 100 bares hasta 200 C a presin constante.

PROBLEMA 7 En un proceso de intercambio de calor agua agua, el agua caliente es utilizado para calentar una corriente de agua fra. Este proceso consiste de dos intercambiadores de calor. Las condiciones de la corriente conocida del sistema se muestran en la siguiente figura:

Basado sobre la informacin dada en la figura, determinar la temperatura de la corriente fra de salida y la cantidad de agua caliente que se utiliza.



Hiptesis: No hay prdida ni ganancia de calor al medio ambiente Los componentes se comportan de acuerdo a la ecuacin de estado PRSV. La cada de presin en el casco en los dos intercambiadores son los mismos, 150 psi (estimado de las presiones de entrada y salida) La cada de presin en los tubos en los dos intercambiadores son los mismos, 25 psi (estimado de las presiones de entrada y salida) La corriente caliente circula a travs del casco mientras que la corriente fra circula por los tubos

PROBLEMA 8 Se va a enfriar refrigerante 134a con agua en un condensador. El refrigerante entra al condensador con una tasa de flujo masico de 6 Kg/min a 1 MPa y 70 C y lo abandona a 35 C. El agua de enfriamiento entra a 300 KPa y 15 C y sale a 25 C. Desprecie cualquier cada de presin y determine: La tasa de flujo masico del agua de enfriamiento requerida y la tasa de transferencia de calor del refrigerante al agua

PROBLEMA 9 En un condensador de una planta de energa de vapor se condensa vapor a una temperatura de 50 C con agua de enfriamiento tomado desde un lago que se encuentra cerca, misma que entra a los tubos del condensador a 18 C a una tasa de 101 Kg/s y sale a 27 C. Determine la tasa de condensacin del vapor en el condensador. Reconsidere el problema e investigue el efecto de la temperatura de agua de enfriamiento a la entrada sobre la tasa de condensacin del vapor, variando la temperatura de entrada de 10 a 20 C y suponiendo que la temperatura de salida permanece constante. Grafique la tasa de condensacin del vapor vs la temperatura de entrada del agua de enfriamiento y discuta los resultados.

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