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UNIDAD 2, FASE 3

Dianey Carlosama

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA INGENIERIA E ALIMENTOS ABRIL 2019

Desarrollar los siguientes problemas de balance de energía

1.

(Enfriamiento)

Un puré de fruta a 95 ° C debe enfriarse continuamente a 5 ° C mediante la adición de hielo inicialmente a -18 ° C. El puré, con un calor específico de 3.3 kJ / kg ° C, se bombea a un recipiente aislado en agitación con la tasa de flujo requerida de hielo. El jugo que sale tiene un calor específico de 4.03 kJ / kg ° C. Determine la velocidad de flujo del hielo en el reactor si se bombea el puré a 0.5 kg / s. HIELO

JUGO {Puré – Hielo}

Ti = -18°C

T =5°C

m=

Cp = 4,04 HJ/Kg °C

ENFRIAMIENTO PURE Ti = 95°C Cp = 3, 3 KJ/Kg °c m = 0,5 Kg/s

Qp = Qh mp * CPp * ΔTp = mH *CPH *ΔTH Qm=Qp+Qh (mH +mp) * CP * (5) = mp * CPp * (90) + mH *CPH *(23) mH *CP * (5) + mp * CP * (5)= mp * CPp * (90) + mH *CPH *(23) mH *CP * (5) - mH *CPH *(23)= mp * CPp * (90) - mp * CP * (5) mH (CP * (5) - *CPH *(23))= mp * CPp * (90) - mp * CP * (5)

𝐾𝑔 𝐾𝐽 0,5 𝑠 ∗ 3,3 𝐾𝑔 °𝐶 2,09 ∗ 23 𝑚ℎ = 1.634 𝐾𝑔/𝑠

(Evaporación) Un jugo a 20 ° C con un 8% de sólidos totales se concentra en un evaporador de un solo efecto hasta 35% de sólidos. El evaporador se está operando a un vacío suficiente para permitir que la humedad del producto se evapore a 70 ° C, mientras que el vapor que se suministra con un 95% de calidad, entra a 84,55 kPa. El material de alimentación entra al evaporador a una velocidad de 7000 kg/h. Una pequeña cantidad de energía, 2000 kJ/h, son pérdidas en el entorno. Calcule las tasas de flujo de producto, agua evaporada del producto, vapor y condensado, cuando el condensado se libera a 70 °C. El calor específico de la alimentación es 4,0 kJ / kg ° C, y del producto concentrado es 3,2 kJ / kg ° C. Recuerde que la entalpía del vapor se calcula a partir de las tablas de vapor a 110° C así: Hvapor entrada = H(condensado) + X (Hvapor – Hcondensado) donde H es la entalpía y x es la calidad.

Tasas de flujo del producto

S1 * S 1 = S 2 * S 2 7000 ∗ 8% = S2 ∗ 35%

S2 =

𝐾𝑔 ∗ 8% ℎ 35%

7000

𝑠2 =

𝐾𝑔 ℎ 35%

56000

𝑠2 = 1600 𝐾𝑔 Agua evaporada Disolución diluida = Disolución concentrada + Disolución evaporada 𝑑𝑑 − 𝑑𝑐 = 𝑑𝑒 7000 − 1600 = 𝑑𝑒 𝑑𝑒 = 5400 𝐾𝑔 Termodinámica.

Kpascal (Kp)= 84 Entalpia liquida (hl)= 396,34 Entalpia gas (hg)= 2666,94 𝐻 = 𝐻𝑙 + 𝑥(𝐻𝑔 − 𝐻𝑙) 𝐻 = 396,34 + 0,95(2666,9 − 396,34) 𝐻𝑒 = 253,37 𝐾𝐽/𝐾𝑔

(Calentamiento) Un túnel de escaldado está diseñado para procesar 5000 kg / h de brócoli cortado usando vapor a presión atmosférica. Determine el consumo teórico de vapor, en este proceso el vapor transfiere únicamente calor de condensación. Datos: Temperatura del brócoli en la entrada = 15°C Temperatura del brócoli a la salida=100°C Calor específico (Cp) del brócoli =3.8 kJ/kg°C Se asume una eficiencia del 100% Tf = 100°C Cp = 3,8 KJ/Kg °C Vapor (1 atm)

CALENTAMIENTO Temperatura = 15C

𝑄 = 𝛥𝐻 = (𝑚𝐶𝑝𝛥𝑡) 5000 ∗ 3,8(100 − 15) = 1615000 𝑉𝑎𝑝𝑜𝑟 = 1𝑎𝑡𝑚 = 101,325𝑝𝑎 𝑥 = 1(𝑐𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟) ℎ𝑔 = 2675,6

𝐾𝐽 𝐾𝑔

𝑄 = 𝑀𝑣 ∗ 𝐻𝑣 1615000 = 𝑀𝑣 2675 𝑀𝑣 = 603,6𝐾𝑔