TALLER HUMEDAD Y SATURACI´ON EJERCICIO 4 Química Ambiental Universidad Central 4 pag. Document shared on www.docsity.co
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TALLER HUMEDAD Y SATURACI´ON EJERCICIO 4 Química Ambiental Universidad Central 4 pag.
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´ TALLER HUMEDAD Y SATURACION EJERCICIO 4 Oscar Sotelo November 22, 2019
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PROBLEMA
Se desea construir un secador para extraer 100 lb de agua por hora. El aire de suministra a la c´amara de secado a una temperatura de 66 ◦ C, una presi´on de 760 mmHg y un punto de roci´ o de 4,5 ◦ C, si el aire sale del secador a la ◦ temperatura de 35 C, 750 mmHg de presi´ on y un punto de rocio de 24 ◦ C. Calcule el volumen de aire en condiciones iniciales que debe suministrar por hora
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DIAGRAMA DE FLUJO
N1
N3
YH1
YH3
Ya1 1
P = 760m mHg
1
Secador
2
Ya3 P 3 = 750mmHg
T r1 = 4, 5◦ C
T r3 = 24◦ C
T 1 = 66◦ C
T 3 = 35◦ C
3
3
N 2 = 100 lb/h
´ ALGORITMO DE SOLUCION ∗ Se toma de base la ecuaci´ on de Antonie Ln(pv) = A −
B C+T
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Donde A,B,C son las constantes que se han hallado mediante regresi´on no-lineal para muchas sustancia, T es la temperatura y pv es la presion de vapor Las constantes de la ecuacion de Antonie para le agua son: A = 16,5362 B = 3985,44 C = -38,9974 ∗ Con la ecuaci´on anterior podemos obtener la presi´ on de la corriente 1 y 3 del sistema, luego de obtenerlas podemos hallar las composiciones de entradas y de salidas para el aire y el agua, por medio de la siguiente ecuaci´on: y=
Pv pt
Teniendo en cuenta que: P p = pvsat ∗ Ya teniendo los valores del sistema procedemos a realizar el balance de materia para el agua, el aire y el total ∗ Del balance encontramos N1 y N2 , ya que las composiciones fueron halladas por medio de la ecuaci´ on de Antonie ∗ Finalmente realizamos la comprobaci´ on
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´ CALCULOS
Ln(pv) = A −
B C+T
B
pv = e(A− C+T ) Para la corriente 1 la temperatura de rocio es 4,5 C, los convertimos a K y remplazamos en la ecuacion de Antonio junto con sus constantes 4, 5C + 273, 15 = 277, 65K 3985,44
pv 1 = e(16,5362− (−38,9975+277.65 ) pv 1 = 0, 8491196186Kpa Para la corriente 3 tenemos que 24C + 273, 15 = 297, 15K 3985,44
pv 3 = e(16,5362− (−38,9975297,15 ) pv 3 = 2, 997832361Kpa 2
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Teniendo el valor de presi´ on de saturaci´ on procedemos a hallar las composiciones, sabiendo que la presi´ on de saturaci´ on es igual a la presi´on parcial y=
Pv pt
Para la corriente 1, la presi´ on es 760 mmHg, los convertimos a Kpa 760mmHg ∗ 0, 133322 = 101, 32472Kpa 1 yH =
8,8491196186 101,325
1 yH = 8, 380159078x10−3 1 Ya1 = (1 − yH )
Ya1 = 0, 9916198409 Para la corriente 3, la presi´ on es 750 mmHg, los convertimos a Kpa 750mmHg ∗ 0, 133322 = 99, 9918Kpa 3 yH =
8,8491196186 99,9918
3 yH = 0, 02998078203
Ya3 = (1 − ya3 ) Ya3 = 0, 970019218
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BALANCE DE MATERIA
TOTAL= N 1 + N 2 = N 3 (1) AGUA = N 1 YH1 + N 2 = N 3 YH3 (2) AIRE = N 1 Ya1 = N 3 Ya3 (3)
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RESULTADOS
Remplazamos los valores en (3) y despejamos N1 N1 =
N 3 0,970019218 0,9916198409
N 1 = N 3 (0, 9782168307) Remplazamos el resultado anterior en (1) N 3 (0, 9782168307) + 100 = N 3 100 = N 3 − N 3 (0, 9782168307) 100 = N 3 (1 − 0, 97782168307) 3
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100 (1−0,97782168307
= N3
N 3 = 4590, 700216 Remplazamos N3 en(1) N 1 = 4590, 700216 − 100 N 1 = 4490, 700216 Diagrama de flujo actualizado: N 1 = 4490, 700216
N 3 = 4590, 700216
YH1 = 8, 380159078x10−3
YH3 = 0, 02998078203
Ya1 = 0, 9916198409 P 1 = 760m mHg
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Secador
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Ya3 = 0, 970019218 P 3 = 750mmHg
T r1 = 4, 5◦ C
T r3 = 24◦ C
T 1 = 66◦ C
T 3 = 35◦ C
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N 2 = 100 lb/h
´ COMPROBACION
Comprobamos los resultados en el balance del agua (2) AGUA = N 1 YH1 + N 2 = N 3 YH3 4490, 7002 ∗ 8, 380159078x10−3 + 100 = 5490, 700216 ∗ 0, 02998078203 137, 632782 = 137, 632782
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