Simbologia Industrial

PROBLEMA 4.1

4.1 Una masa de hidrógeno con Cl4C tiene una temperatura de rocío tr = 15 °C y 760 mm Hg. Calcúlese:

a) La humedad absoluta.

b) El volumen específico.

c) El calor específico.

d) La temperatura hasta la que ha de enfriarse, a la vez que se comprime hasta 2 atm, para separar el 60% del Cl4C.

Las tensiones de vapor del Cl4C en función de la temperatura son:

t, °C 0 5 10 15 20 30 40

p, mm Hg 14 18 25 33 91 143 216

Para los calores específicos del vapor de Cl4C y del H2 pueden tomarse los valores: 0.13 y 0.35 Kcal/Kg °C.

Calculamos los pesos moleculares

Cl4C=153.82 g/mol

H2= 2 g/mol

Solución

Y=Mv/Mg Ym=Mv/Mg . pv /P-pv=153.82/2(33/760-33)

Y=76.91(0.0453)=3.4951 Kg de Cl4CKg de H2

V=(1/Mg + Y/Mv)[ RT/P] =1/2+3.495/153.82[(0.082)(288.15)/1atm]

V=12.2867 m3/Kg de H2

c=(cp)g + (cp)v Y=0.35+(0.13)(3.495)

c=0.80 Kcal/Kg °C

Ym=PV/P-Pv =33/750-33=0.046 moles de Cl4Cmoles de N2

Y'm=0.046(0.4)=0.0184 moles de Cl4Cmoles de N2

Ym-Y'm=0.046-0.0184=0.0276 moles de Cl4Cmoles de N2

0.0184=pv*1520-pv*

pv*=1520(0.0184)1.0184

pv*=27.46 mm Hg

Presión en mm Hg | Temperatura en °C |25 | 10 |27.46 | 11.16

(Valor interpolado) |33 | 15 |

A esta tensión de vapor le corresponde una temperatura de 11.16 °C, temperatura hasta la que hay que enfriar la mezcla, a la vez que se comprime a 2 atm.

PROBLEMA 4.2

4.2 Una masa de aire está saturada con éter dietílico a 20 °C y 745 mm Hg. Calcúlese:

a) La composición en volumen.

b) La humedad molar.

c) La humedad absoluta.

d) El volumen específico.

e) La humedad absoluta si la temperatura desciende hasta 0 °C.

f) La cantidad de éter condensado si se enfrían hasta 0 °C 1000 m3 de mezcla inicial.

Las tensiones de vapor del éter en función de la temperatura son:

t, °C -10 0 10 20 30

p, mm Hg 112.3 185.3 291.7 442.2 647.3

Solución:

Peso molecular de éter dietilico 74.11 g/mol

Peso molecular del aire 28.9 g/mol

a) y= Pv/Pg= 442.2/745

y=0.594

b) Ym=Pv/P-Pv=442.2/745-442.2

Ym=1.460 mol de éter/mol de aire

c) Y=Mv/Mg .Ym=74.1229/1.460

Y=3.731 Kg de éter/Kg de aire

d)V=(1/Mg + Y/Mv) [RT/P] =1/29+3.73174.12[(0.082)(293.15)/0.9802]

V=2.10 m3Kg de aire

e)Y=Mv/Mg. pv/P-pv=74.12/29.(185.3/745-185.3)

Y=0.845 Kg de éter/Kg de aire

f) V=(1/Mg+Y/Mv)[ RT/P] =1/29+0.845/74.12[(0.082)(273.15)/0.9802]

V=1.0484 m3/Kg de aire

m=Y∙1/V∙Vo=(0.845)1/1.0484(1000)

m=805.99 Kg de éter

PROBLEMA 4.3

4.3 300 m3 de CO2 saturados con agua se encuentran a 20 °C y 1 atm y se comprimen hasta 2.5 atm a la vez que se enfrían hasta 15 °C, con lo cual se condensa parte del agua que va separándose del sistema. A continuación se expansiona hasta 1.3 atm y se calienta hasta 20 °C. Calcúlese:

a) La humedad absoluta final.

b) La cantidad de agua condensada.

c) La humedad relativa final.

d) El volumen de la mezcla medido en las condiciones finales.

Solución:

a) Y=Mv/Mg Ym=Mv/Mg pv/P-pv=18/44.(12.78108/1900-12.78108)

Y=0.0028 Kg de agua/Kg de CO2

b) V=(1/Mg+Y/Mv) [RT/P] =1/44+0.0028/18[(0.082)(288.15)/2.5]

V=0.2162 m3/Kg de CO2

m=Y∙1/V∙Vo=(0.0028).(1/0.2162(300))

m=3.70 Kg de agua

c) pv=PY Mg/Mv11+Y Mg/Mv=(988)(0.0028)(44)/18(11+(0.0028)(44)18=6.7163 mm Hg

φp=Y/Y*=pv/pv*(P-pv*/P- pv)=6.716317.52838988-17.52838988-6.7163

φp=38.1%

d) Y=Mv/Mg Ym=Mv/Mg pv/P-pv=(18/44)(17.52838988-17.52838

Y=0.00738 Kg de aguaKg de CO2

V=(1/Mg+Y/Mv) 0.082T/P =144+0.0073818(0.082)(293.15)1.3

V=0.4231 m3Kg de CO2

V=1Y∙1V∙1m=1(0.00738)10.423113.7

V=226 m3

PROBLEMA 4.4

4.4 100 m3 de una mezcla de CO2 y vapor de agua medidos a 50 °C y 750 mm Hg tienen una composición del 6% en volumen de vapor de agua. Calculesé:

a) La humedad absoluta.

b) La humedad relativa.

c) La humedad relativa porcentual.

d) El volumen específico.

e) La temperatura de rocío.

f) La presión a la que se alcanza la saturación permaneciendo constante la temperatura.

a) Humedad absoluta

Calculamos Pv:

Pv= Y.V

Pv= (0.06)(750)=45 mm Hg

Yw= mv/mg . Ym = mv/mg (Pv/P-Pv)= 18/aa(45/750-45)= 0.0261 kg H2O/ Kg de CO2

b) Humedad relativa

ƿ= Pv/Pv*= 45/92.51= 0.4864 x 100%= 48.64%

Pv*= Obtenida por tabla de tenciones del agua a distintas temperaturas.

c) Humedad relativa porcentual

ƿP= Ym/Ym* Pv/Pv* [P-Pv*/P-Pv]= 45/92.51 [750-90.51/750-45]= (0.4864)(0.9326)= 0.4536x100%= 45.36%

e)Volumen específico

v= 1/Mg+ y/Mv [RT/P]= 1/44+ 0.0261/18 [(0.082)(325.15)/ 0.9368]= 0.0616 m3/kg de CO2

f)Temperatura de rocío

En tabla de vapor buscamos 45 mm Hg e interpolamos entre los datos dados:

44.563 mm Hg36 Y=Y1+ [x-x1/x2-x1][y2-y1]

45 mm Hg ? Y=36+ [45-44.563/47.067-44.563][37-36]= 36.1745°C

47.1067 mm Hg 37

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