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• ceciliaalessandra

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Solución en HYSYS: Los componentes son: una sal (escogemos NaOH) y agua El paquete termodinámico: escogemos Van Laar.

Presionamos “Add” e ingresamos los componentes; luego cerramos la ventana y nos vamos a la etiqueta “Fluid Pkgs” en la parte inferior.

Presionamos el botón “Add” para ingresar a la ventana de ecuaciones y escogemos el modelo Van Laar. Se abrirá otra ventana la cual nos pide con que ecuación quiere modelar la fase vapor; ya que la fase líquida la hemos definido con Van Laar; asi que la dejamos por defecto que se considera la fase gas ideal. Si tuviéramos una mezcla altamente polar la fase vapor se considerará no ideal por lo tanto se tendrá que escoger un modelo acorde con el tipo de mezcla y condiciones de estado. Así que cerramos la ventana “COM Thermo Setup” y la de “Fluid Package”. Hasta este momento queda definido los componentes y la parte termodinámica.

Regresando nuevamente a la ventana “Simulation Basis Manager” observamos el número de componentes asi como el modelo termodinámico definidos, presionamos “Enter Simulation Environment” y se abre el PFD. Luego seleccionamos un flujo de materia de la paleta de objetos.

Luego definimos este flujo de materia con os datos del problema: F= 9072 kg/h Tf=37.8 °C Xf=0.01

Ingresamos la composición en el campo “Composition”. Para cambiar de fracción molar a fracción en masa presionamos el botón “Basis” y escogemos “Mass Fractions”.

Luego cerramos la ventanita y procedemos a colocar las composiciones no se olviden que la suma tiene que dar la unidad como se indica en la parte inferior, si no da la unidad pueden normalizar para que en bases a las composiciones ingresadas le busque nuevas composiciones a las sustancias pero guardando la misma relación que indicaban sus composiciones iniciales. Terminamos presionando el botón “OK”.

Como ven ya tenemos definido el flujo. Podemos regresar a el campo “Conditions” para cambiar de nombre al flujo si se de sea; yo lo llamaré “Alimentación”.

Cerramos esta ventana e ingresamos un separador flash

Le damos doble click en el separador e ingresamos las variables así come el flujo definido anteriormente. Cerramos la ventana.

Como puede observarse le tenemos que agregar energía (Q) al separador para poder evaporar el agua; pero ¿quién dá esta energía?. La energía la da el flujo de vapor vivo, asi que tendremos que ingresar otro equipo más; en este caso necesitaremos de un enfriador. El enfriador le quitará energía al flujo de vapor vivo y se lo dará al separador. Una vez seleccionado el enfriador y llevado al PFD le damos doble click y llenamos las casillas con las varibles correspondientes: Inlet : vapor vivo entrada Oulet : vapor vivo salida Energy: seleccionamos Q (variable definida en el separador) abriendo el combo.

Definimos el flujo de vapor vivo: Vapor vivo entrada: A 143.3 kPa como vapor saturado, es decir “fracción de vapor” = 1 Vapor vivo salida: A 143.3 kPa como líquido saturado, es decir “fracción de vapor” = 0 Esto me dice que el calor que se utiliza es el de cambio de fase (calor latente) No se olvide de ingresar la composición en el flujo “vapor vivo entrada” o “vapor vivo salida”, solo tenemos agua; por lo tanto para agua “1” y para NaOH “0”.

Como ven el flujo de vapor es una de las variables a calcular junto con el área de transferencia de calor. Cerramos las ventanas y nos vamos a especificar la composición de NaOH a la salida, es decir en el flujo “Liquido”. Ingresamos al campo “Composition” cambiamos de composición molar a composición en masa e ingresamos 0.015 para NaOH y 0.985 para el agua. Una vez ingresado estos datos tenemos la simulación completa

Hasta este momento se ha determinado el flujo de vapor que es de 4052 kg/h. Ahora solo queda determinar el área de transferencia, para ello recurrimos a la ecuación siguiente:

Ts T1 U A Q

: : : : :

temperatura del vapor vivo. temperatura del evaporador a la que sale el flujo líquido o el vapor. coeficiente global de transferencia. área de transferencia de calor. Calor transferido por el vapor vivo, a la vez ganado por el evaporador.

Conocemos: Q, U, Ts y T1; por lo tanto calcularemos A.

Para ello utilizaremos una herramienta de HYSYS: “Spreadsheet” de la paleta de objetos. Ingresamos a esta herramienta dando doble click sobre ella. Podemos cambiar el nombre a “AREA”.

Procedemos a importar las variables que necesitamos con el botón “Add Import…”. Primero necesitamos el flujo de energía (Q). En el campo “Object” seleccionamos “Q” y en el campo “Variable” seleccionamos “Heat Flow” y presionamos OK.

Para la temperatura del flujo “Líquido” importamos de la misma forma. Seleccionamos del campo “Object” seleccionamos el flujo “Líquido” en el campo “Variable” seleccionamos “Temperatura” y presionamos el el botón OK.

Para la temperatura del flujo de vapor vivo lo importamos de igual manera.

Seleccionamos del campo “Object” el flujo “vapor vivo entrada” y del campo “Variable” la variable “Temperatura” y presionamos OK.

Hasta ahora ya tenemos importados las variables necesarias para el cálculo.

Luego nos vamos a la etiqueta “Spreadsheet” para realizar los cálculos.

Ahora ingresamos en cualquier casilla el valor de U (coeficiente global de transferencias de calor) 1704 W/m2.K (6134 kJ/h.m2.°C) y en otra casilla escribimos la ecuación como si estuviéramos en Microsoft Excel, solo que en esta hoja de calculo se escribe la casilla en lugar de seleccionarla. Así obtenemos 152.8m2.

La diferencia de los cálculos realizados en HYSYS difieren de los realizados en el libro ya que para ello utilizamos el modelo termodinámico Van Laar, mucho más exacto.

…GRACIAS