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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL Departamento Académico de Ingeniería Química

SUSTENTACIÓN ESCRITA (GRUPO “D”) Laboratorio de Operaciones Unitarias PI 135 A

INTEGRANTES DEL GRUPO DE TRABAJO ● ● ● ● ●

Cornejo Guzmán, José Antonio Sotelo Velásquez, Angelo Jhosephi Mayta Paucara, Sergio Samuel Quispe Huarancca, Gonzalo Humberto Yanac Salazar, Brayahan Piter DOCENTE: Ing. Mario Garayar Ávalos

Lima, Agosto del 2020

20164148E 20160424H 20162049J 20162141C 20160665E

1

SUSTENTACION ESCRITA

Del balance de energía del evaporador de LOU: a.- Determine el flujo de calor de la línea del vapor vivo, donde el flujo de condensado medido es de 120 lb/h y el vapor que se pierde al ambiente es de 20 lb/h. Indique y explique con claridad de dónde saca los datos para establecer su valor y especifique explícitamente donde se gana y se pierde calor. b.- Determine la entalpía específica de la solución diluida a las condiciones de operación. Indique y explique con claridad de dónde saca los datos para establecer su valor.

50 psia

100% condensado 90°C

T

Vapo r vivo

20 PPH 92 ° C

120 PPH 92 ° C

300 PPH 23 ° C 5 ° BRIX

85 ° C 15 ° BRIX

SOLUCION a)

1. Datos experimentales Tabla N°1: Líquido de alimentación °Brix

5

Temperatura (°C)

23

Flujo(PPH)

300

Dato: el flujo de vapor vivo que sale del evaporador corresponde a la suma del flujo másico de vapor que condensa y el flujo másico de vapor que se libera al ambiente. Flujo de vapor que sale del evaporador (S) = 120PPH+20PPH = 140 PPH = 63.50 kg/h

2 



El evaporador en el cual se lleva a cabo el proceso unitario es el equipo en el cual el vapor suministra calor a los tubos y estos a su vez transfieren calor, es decir aquí es donde se pierde calor ya que están cediendo parte de la energía en forma de calor. En el condensador se gana calor, ya que aquí la solución va a ganar energía que es proveniente del vapor

b) Tabla N°2: Datos experimentales para el Grupo D

Presión de vapor vivo (Psi)

50

Flujo de solución diluida (Rotámetro 1:F) en L/h

136.077

Flujo de vapor condensado (S) en kg/h

63.5029

Temperatura de ebullición de la solución (T2) en °C

97.3

Temperatura de salida de la solución concentrada (Tp) en °C

85

Temperatura de salida del solvente condensado (T3) en °C

90

Control de calidad °Brix

15

2. Cálculos y resultados Calor absorbido por la solución diluida

q=(F−P)∗H V −F∗H f + P∗H p Donde q: Velocidad de transferencia de calor desde la superficie de calentamiento hacia el líquido en Kcal/h F: Flujo de solución de alimentación en Kg/h P: Flujo de solución concentrada en Kg/h H V :Entalpía específica del vapor en Kcal/Kg

H f : Entalpía específica de la solución diluida en Kcal/Kg H p : Entalpía específica de la solución concentrada en Kcal/Kg Calor entregado por el vapor de agua

q s=S∗(H C −H S )=−S∗λ S

3 Donde: H S : Entalpía específica del vapor de agua en Kcal/Kg

H C : Entalpía específica del condensado en Kcal/Kg λ S :Calor latente de condensación del vapor de agua en Kcal/Kg S: Flujo del másico de vapor saturado en Kg/h Entalpía de la solución azucarada Para calcular la entalpía de la solución azucarada se emplea la expresión (Hugot,1963; Meade, 1967)

H=1.8∗(1−0.55∗C)∗(T −T 0) Donde: H: Entalpía en BTU/lb C : concentración de masa de azúcar (en °Brix) T 0: 273.15 K T : Temperatura en K Tabla N°3: Entalpías de alimentación, solución concentrada (Apéndice 7 (McCabe, Smith, & Harriot, 2007) N° de corrida

1

H f (BTU/lb)

40.26

H p (BTU/lb)

140.38

Tabla N°4: Entalpías del solvente condensado (Vapor vivo)( Apéndice 7 (McCabe, Smith, & Harriot, 2007) N° corrida

1

Temp. (°C)

92

H L (BTU/lb)

161.05

(Apéndice 7 (McCabe, Smith, & Harriot, 2007)

4

Densidad de la solución azucarada La densidad de la solución es función de la composición y la temperatura. Se toma en este modelo la relación empírica:

(

ρ=1000∗ 1+

kg c∗(c+2) 0.036∗(T −293.2) (1− ) en 3 5.4 433.2−T m

)

Tabla N°5: Flujo másico de la solución azucarada diluida

Corridas

1

ρ solución azucarada

1018.19

diluida (kg/m3) Flujo de solución diluida en L/h

136.07

5

Flujo de solución diluida en lb/h

305.50

Tabla N°6: Flujo másico de condensado Corridas

1

Presión absoluta (PSI)

50

Volumen específico del condensado m 3 /kg

0.0010942

Flujo del condensado en L/h

63.5

Flujo del condensado en lb/h

127.96

Datos obtenidos de Apéndice 6 (McCabe, Smith, & Harriot, 2007) La entalpía de la solución diluida es de: 40.26

BTU lb

Conociendo las condiciones de operación de la alimentación (solución diluida) en el rotámetro 1, su grado brix, temperatura y flujo de alimentación, a esa determinada temperatura y grado brix la solución diluida presenta una determinada entalpia, como se aprecia en los cálculos:

Hf =40.26

BTU lb