PROBLEMAS DE BALANCE DE MATERIA

PROBLEMAS DE BALANCE DE MATERIA

1. Se calienta 4500kg/h de leche de vaca desde 5°C hasta 60°C en un intercambiador de calor y utilizando para ello agua caliente a 90 °C y sale a 70 °C. ¿Cuánto calor se debe transmitir si el Cp de la leche es de 0? 916kcal/kg°C^[a]?

[pic 1]

[pic 2]

[pic 3]

[pic 4][pic 5]

[pic 6][pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

Balance de materia (Los fluidos no se mezclan):

L1 = L2                  

L3 = L4

Balance de energía (Balance entálpico):

L1 * H1 + L3 * H3 = L2 * H2 + L4 * H4 + 𝜑

El intercambiador es aislado, por lo tanto: 𝜑 = 0

L1 * H1 + L3 * H3 = L2 * H2 + L4 * H4

Reemplazando: L1 = L2, L3 = L4

 L1 * H1 + L3 * H3 = L1 * H2 + L3 * H4

L3 * H3 - L3 * H4 = L1 * H2 – L1 * H1

[pic 10][pic 11]

L3 (H3 - H4) = L1 (H2 – H1)

Agua             Leche

 (Calor que pierde el agua) -> L3 * 𝛥H = L1 * 𝛥H <- (Calor que gana la leche)

No hay cambio de estado, entonces es calor sensible.

L1 * Cp mLeche (T2 – T1) = L3 * Cp mAgua (T3 – T4)

Cp Agua = 1 kCal / kg * °C

L1 * Cp mLeche (T2 – T1) = CGL 

4500 kg/h * 0.916 kCal / kg * °C (60°C – 5°C) = CGL

CGL = 226710 kCal / h de calor ganado por la leche

1. Un líquido fermentado se bombea a razón de 2000kg/h a 30°C a través de un intercambiador de calor, en donde se calienta hasta 70°C. El agua para este proceso entra a 95°C y sale a 80°C. El Cp del líquido fermentado es de 0.966kcal/kg°K. Las corrientes de fermentación y de agua están separadas por una superficie metálica a través de la cual se transfiere calor y no hay mezcla física de una corriente con la otra. Indique el agua necesaria para el calentamiento.

[pic 12]

[pic 13]

[pic 14]

[pic 15][pic 16]

[pic 17][pic 18]

[pic 19]

[pic 20]

Balance de materia (Los fluidos no se mezclan):

L1 = L2                  

L3 = L4

Balance de energía (Balance entálpico):

L1 * H1 + L3 * H3 = L2 * H2 + L4 * H4 + 𝜑

El intercambiador es aislado, por lo tanto: 𝜑 = 0

L1 * H1 + L3 * H3 = L2 * H2 + L4 * H4

Reemplazando: L1 = L2, L3 = L4

 L1 * H1 + L3 * H3 = L1 * H2 + L3 * H4

L3 * H3 - L3 * H4 = L1 * H2 – L1 * H1

[pic 21][pic 22]

L1 (H2 – H1) = L3 (H3 - H4)

                                         Fermentado        Agua  

 (Calor que gana) -> L1 * 𝛥H = L3 * 𝛥H <- (Calor que pierde)

L1 * Cp fermentado (T2 – T1) = L3 * Cp Agua (T3 – T4)

...