• Author / Uploaded
• BryanBrandich

Citation preview

1.-Un experimento sobre la velocidad de crecimiento de ciertos organismos requiere un medio de aire húmedo enriquecido con oxígeno. Se alimentan tres corrientes de entrada (A, B y C) en una cámara de evaporación para producir una corriente de salida (G) con la composición deseada. A: agua líquida que se alimenta a velocidad de 20 cm3/min B: aire (21 % mol de O2 y 79 % mol de N2) C: oxígeno puro, con velocidad de flujo molar equivalente a la quinta parte de la velocidad de flujo molar de la corriente B. Se analiza el gas de salida y se encuentra que contiene 1,5 % mol de agua. Determine: a) Los grados de libertad. b) Las cantidades molares de los componentes de cada corriente involucrada. c) La composición molar de la corriente de salida. Datos: Peso Molecular H2O = 18 g/mol Densidad H2O = 1 g/cm3

Solución.-

P

O2 A mol O2/min Cámara de H2O 1,5% Evaporación O2 21% O2 79% N2 B mol Aire/min H2O C = 20cm3/min

Relación: A = B/5 Análisis de los grados de libertad NVI 7

NEB -3

NFE -1

NCE -2

NR -1

GL 0

Base de cálculo: 1 min de operación El sistema es la cámara de evaporación (sistema abierto), no hay acumulación, generación ni consumo. Por lo tanto, el balance de masa total es: E = S Procedemos a pasar el flujo volumétrico de C a flujo molar como sigue: C=20 cm3 ×

1 g H2O

Balance de materia

1 cm

3

×

1 mol H 2 O =1,11 mol H 2 O 18 g H 2 O

N2

C P Balance de H2O: N H O =N H O =0,015 P 1,11=0,015 P P=74 moles 2

2

Balance Global: A + B + C = P 0,2 B + B + 1, 11 = 74 B = 60,74 moles Aire Como A = B/5

A = 12,15 mol O2

N BO =0,21× 60,74=12,76 mol O 2 2

B N2

N =0,79 × 60,74=47,98 mol N 2 A B P Balance de O2: N O + N O =N O 2

2

2

P 12,15 + 12,76 = N O

2

P O2

N =24,91moles O 2 B P Balance de N2: N N =N N 2

2

P N2

N =47,98 moles N 2 Finalmente, la composición molar en P es:

P

H2O O2 N2

Moles % Mol 1,11 1,5 24,91 33,7 47,98 64,8 74,00 100,0