234732630 UNIDAD 1 Humidificacion Problemas Propuestos

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ACAPULCO

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y BIOQUÍMICA OPERACIONES UNITARIAS III UNIDAD I: HUMIDIFICACION PROBLEMARIO

EQUIPO N° 3 INTEGRANTES: • • • • •

CAMACHO MIRANDA EMILIA CHAVES NAVA LARISA MALANI CHAVES NAVA BRIAN ALBERTO SUATEGUI DE LA CRUZ DIANA ISABEL EMIGDIO SANCHEZ GUSTAVO

ACAPULCO, GRO. 08 DE JULIO DEL 2014

ÍNDICE UNIDAD 1: Humidificación Problemas propuestos: 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9 4.1 Una masa de hidrógeno con Cl4C tiene una temperatura de rocío tr = 15 °C y 760 mm Hg. Calcúlese: a) La humedad absoluta. b) El volumen específico. c) El calor específico. d) La temperatura hasta la que ha de enfriarse, a la vez que se comprime hasta 2 atm, para separar el 60% del Cl4C. Las tensiones de vapor del Cl4C en función de la temperatura son: T °c 0 P mmH 14

5 18

10 25

15 33

20 91

30 143

40 216

Para los calores específicos del vapor de Cl4C y del H2 pueden tomarse los valores: 0.13 y 0.35 Kcal/Kg °C. Datos: Hidrogeno:2 g/mol Cl4C:153.812=154 g/mol Tr=15°C P:760 mmHg

Solución:

a).- humedad absoluta =3.4951 kg Cl4C/kg H b).- volumen especifico v=

+

12.3505

)

=( +

)

= (0.5 + 0.227) (

= 0.5227 +1 =

c) calor especifico c= ( Cp) + ( Cp) vy= 0.35+0.13 (3.4951)=0.35+0.4543 = 0.8043 d) ym=

=0.0453

y`m= (0.0460) (4)=0.0184 ym – y`m= 0.0453 – 0.0184 = 0.0269 pv*= 1520 pv*= (1520)(0.0184)=27.46 mmHg Se hace una interpolación para encontrar la temperatura de: 11.16°c que corresponde a la tensión de vapor para que la mezcla se enfríe y comprima T °c

P mmHg

10

25

X

27.46

15

33

Y=

.

+(

- )/

- )= 27.46+ (-10) 35-25/15 = 11.16 °c

A esta tensión de vapor le corresponde una temperatura de 11.16 °C, temperatura hasta la que hay que enfriar la mezcla, a la vez que se comprime a 2 atm.

4.2 Una masa de aire está saturada con éter dietílico a 20 °C y 745 mm Hg. Calcúlese: a) La composición en volumen. b) La humedad molar. c) La humedad absoluta. d) El volumen específico. e) La humedad absoluta si la temperatura desciende hasta 0 °C.

f) La cantidad de éter condensado si se enfrían hasta 0 °C 1000 m3 de mezcla inicial.

Las tensiones de vapor del éter en función de la temperatura son:

t, °C | -10 | 0 | 10 | 20 | 30 | p, mm Hg | 112.3 | 185.3 | 291.7 | 442.2 | 647.3 |

Solución: Datos: P: 745mmHg T: 20°C a) Fraccion molar

b)

Pv: 442.2mmHg Pg: 302.8mmHg Pt: 745mmHg

c) Eter dietilico (Mv) = 74.12 kg/kmol Aire (Mg) = 29 kg/kmol

d) 20°C +273= 293°K

(

(

*(

*

)

(

*

(

*(

|

(

*

|

*(

*

4.3.- 300 m3 de CO2 saturados con agua se encuentran a 20 °C y 1 atm y se comprimen hasta 2.5 atm a la vez que se enfrían hasta 15 °C, con lo cual se condensa parte del agua que va separándose del sistema. A continuación se expansiona hasta 1.3 atm y se calienta hasta 20 °C. Calcúlese: a) La humedad absoluta final. b) La cantidad de agua condensada. c) La humedad relativa final. d) El volumen de la mezcla medido en las condiciones finales. Datos: T= 20°C T2=15°C P=2.5 atm P2=1.3 atm

Solución:

a)

b) (

*

c)

d) (

(

*

*

4.4 100 m3 de una mezcla de CO2 y vapor de agua medidos a 50 °C y 750 mm Hg tienen una composición del 6% en volumen de vapor de agua. Calcúlese: a) La humedad absoluta. b) La humedad relativa. c) La humedad relativa porcentual. d) El volumen específico. e) La temperatura de rocío. f) La presión a la que se alcanza la saturación permaneciendo constante la temperatura.

Solución: a)

a)

(

b)

) (

(

c) (

*

(

*

) *

d) En la tabla de vapor de agua, buscando a la presión de vapor de 45 mm Hg e interpolando con los datos proporcionados por dichas tabla, encontramos que la temperatura de roció será de 36.2°c. Presión en Kg/Cm2 0.06 0.06 0.08

Temperatura en °c 35.82 36.20 (valor interpretado) 41.16

e)

4.5 Una mezcla acetona – nitrógeno a 800 mm Hg y 30 °C tiene una saturación relativa del 80%. Calcúlese: a) La humedad molar. b) La humedad absoluta. c) La humedad relativa porcentual. d) El volumen específico. e) La masa de acetona contenida en 1 m3 de mezcla. Datos P= 800 mm Hg T= 30°C % de humedad: 80%

Solución: a)._

80/100= 0.80

pv= (φ) (pv*)=(0.80)(283) =226.4 ym= Pv/P-Pv =226.4 /800-226.4 = 0.3947 b)._ ym=

=

(0.3947) = 0.8175

c)._

φp

=

d)._ v=

+

)

e)._ m= y/v =

=(

+

= 73% )

= (0.0357+ 0.0003) (

= 1.17

0.818/1.17=0.6991

4.6 En un depósito de 5 m3 se ha de almacenar aire a 15 atm y 25 °C. El aire con que se alimenta el compresor situado a la entrada del depósito se encuentra a 25 °C y humedad relativa del 40%, a la presión atmosférica normal. Calcúlese la cantidad de agua condensada en el depósito.

Datos:

calculando Pv:

P=15atm 5

de aire

T= 25°C P= 15atm

Mv=18 Mg=29 ( (

) )

(

)

-calculando a 1atm: (

)

(

)

Calculando a 15 atm: ( )

Calculando: Humedad absoluta ( (

) )

(

)

*Volumen especifico

(

)(

T= 25°C+273=288°k

)

|

(

|

)

0.5847kg es la cantidad de agua condensada

4.7 Calcúlese la temperatura húmeda y la temperatura de saturación adiabática de una mezcla benceno – aire a 30 °C que tiene una humedad absoluta de 0.200 Kg benceno/Kg aire.

Solución: Datos: T: 30°C

Formulas *temperatura humeda

Y=0.200kg benceno/kg de aire Benceno= 0.400 T°C=30 P/mmHg=119.4mmHg

*

Tabla: A-12

Calculando la humedad de saturación Yw y tanteando una temperatura supuesta de tw=15ºc 1ª tanteo

Benceno – tensiones de vapor P: 760mmHg T,ºc P,mmHg

5

10

20

30

34.9

45.6

75.3

119.4

40 183.2

Humedad de saturación de benceno a 10ºc y 20ºc

Benceno a T=10ºc y P=760mmHg (

*(

*

50 271.6

Benceno a T=20ºc y P=760mmHg kg (

*(

*

Teniendo:

0.5550=0.0555 Interpolando Tºc 10ºc

0.1715 0.2550

20ºc

0.2955 (17ºc)

A esta temperatura (17ºc) corresponde a una humedad de 0.2550kg de benceno /kg

Tanteo 2.- suponiendo Tw=17ºC

*interpolando

Por lo que la temperatura húmeda es Tw=17°C

Por lo tanto, la temperatura de saturación adiabática será ts = 14 °C.

b) temperatura de saturación adiabática

Tanteo – suponiendo que ts= 15°C

109 Ys=0.2+(0.35+0.41 Ys) 15 109 Ys-21.8= (5.25+6.15 Ys)

109 Ys=+6.15 Ys = 5.25 + 21.8 115.15 Ys=27.05

Teniendo



Tanteo 2, suponiendo que ts=14°C

105Ys=21=(5.6+6.56 Ys)

Ys=0.2702

Teniendo

Por lo tanto, la temperatura de saturación adiabática será ts=14°C

4.8 determine gráficamente las siguientes propiedades de aire húmedo a 35 ° c y 760 mm Hg. a) humedad absoluta en condiciones de saturación b) volumen especifico en condiciones de saturación c) temperatura humedad y temperatura relativa si la temperatura de rociór es de 15°c d) temperatura relativa y temperatura de roció si la temperatura humedad es de 30°c e) temperatura humedad y temperatura de roció si la humedad relativa es del 80 %.

4.9.- Disponemos de una masa de aire a 50°C con el 30% de humedad relativa a 760mmHg. Calcúlese: a)

( (

b)

*

)

c) T°C

mmHg

27

26.74

27.62

27.753

28

28.35

------------------------------------------------1 X= 0.3708

1.61 0.597

28°C – 0.3708 = 27.6292°C

d)

e) 35°C = 0.4218 (

*

Pv=0.4218 = 42.18 Pg= 717.82

760-42.18= 717.82

(

* (

f) 32.5 °C

*