BE 2006 4 Calor Latente
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Termodinamica GeneralTermodinamica General 07/09/200607/09/2006
Profesor: Luis Vega AlarcProfesor: Luis Vega Alarcnn 11
Unidad 3Capacidad Calorfica
Balance de Energa (EIQ 360)Versin 2006
Profesor: Luis Vega Alarcn 2
3.10 Calor Latente
3.12 Mtodos para estimar calores latentes
Calculo de procesos con cambio de fase
Contenidos
3.11 Cambio de fases en un sistema cerrado
3.13
3
Los cambios de fase generalmente van acompaados de grandes cambios energticos, debido a la ruptura de las uniones entre las molculas en la primera fase y la formacin de nuevas uniones en la segunda fase, lo que produce grandes cambios en los valores de la energa interna. Para producir un cambio de fase de una sustancia es necesario suministrar o eliminar energa. La energa agregada o eliminada es la necesaria para satisfacer la diferencia entre la energa requerida para romper los enlaces de la fase inicial y aquella liberada por la formacin en la segunda fase.
3.10 Calor Latente3.10 Calor Latente
4
FusinFusin
SolidificacinSolidificacin
VaporizacinVaporizacin
CondensacinCondensacin
SublimacinSublimacin
DesublimacinDesublimacin
P
T
Diagrama de fases P-T de una sustancia pura
LQUIDO
SLIDO VAPOR
Cambios de fase
-
Termodinamica GeneralTermodinamica General 07/09/200607/09/2006
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5
Se conoce como calor latente al cambio de entalpa asociado con la transicin de una cantidad unitaria de sustancia de una fase a otra, a presin y temperatura constante. Sus unidades son de energa/masa o mol.
Calor Latente de Vaporizacin: Es el calor requerido para vaporizar una cantidad unitaria de lquido a presin y temperatura constante.Calor Latente de Fusin: Es el calor requerido para fundir una cantidad unitaria de slido a presin y temperatura constante.Calor Latente de Sublimacin: Es el calor requerido para sublimar una cantidad unitaria de slido a presin y temperatura constante.
Similarmente existen calores de transicin de una fase slida a otra fase slida.
6
7
Los calores latentes normales corresponden aquellos cambios de fase que ocurren a la presin de 1 atmsfera. Comnmente se encuentran en la tablas de propiedades fsicas el calor latente de vaporizacin a la temperatura de ebullicin normal y el calor latente de fusin a la temperatura de fusin normal.
Tabla de Propiedades Fsicas
Calor latente de vaporizacin a la temperatura de ebullicin normal en kJ/mol
)T(H y )T(H mmbV Calor latente de fusin a la temperatura de fusin normal
8
La principal caracterstica de los procesos de transicin de fase es la coexistencia de dos fases. De la regla de las fases sabemos que el estado intensivo de un sistema compuesto de una sustancia pura que coexiste en dos fases queda determinado por la especificacin de una sola propiedad intensiva. Por lo que podemos expresar al calor latente () como una funcin de la temperatura o la presin.
)T(f =
-
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9
Sistema Cerrado vPuh +=
)vP(ddudh +=Como el cambio de fase se produce a presin constante:
dvPdudh +=vPhu =
3.11 Cambio de fase en sistemas cerrados
3.11 Cambio de fase en sistemas cerrados
De la definicin de entalpa:
10
Para cambios de fase que involucran solo lquidos y slidos:
h que menor mucho vP Luego:
FusinFusin hu
vPhu =
Para la vaporizacin:
lquidovapor v que mayor mucho v
vPhu vaporvapvap =Luego:
Si las condiciones son las adecuadas para asumir comportamiento de gas ideal:
TRhu vapvap =
11
Ecuacin de Clausius-Clapeyron. Ecuacin de Riedel. Correlacin de Watson. Ecuacin de Chen. Reglas Practicas.
3.12 Mtodos para estimar Calores Latentes
3.12 Mtodos para estimar Calores Latentes
Entre los muchos mtodos existentes se vern:
12
La Ecuacin de Clapeyron es una ecuacin termodin-mica rigurosa.
)vv( TH
dTdP
liqg
Vv
=
Para la vaporizacin de un lquido puro el termino (dPV/dT) es la pendiente de la curva de la presin de vapor en funcin de la temperatura.
Ecuacin de Clausius-Clapeyron
-
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13
Para presiones moderadas y bajas, el volumen especfico molar del gas (vg) es mucho mayor que el volumen especfico molar del lquido (vl), por lo que podemos despreciar este ultimo para estas condiciones.
g
VvvT
HdTdP
=
Considerando comportamiento de gas ideal:
dTRT
HPdP
2V
v
v =TRvP gv =
Asumiendo HV constante en un rango de temperatura pequeo, se integra obteniendo la Ecuacin de Clausius-Clapeyron.
BRTHP ln Vv +=
14
Los calores latentes de vaporizacin pueden estimarse mediante el empleo de la ecuacin de Clausius-Clapeyron, haciendo uso de datos de presin de vapor disponibles. Su aplicacin tiene validez para rango pequeos de temperaturas y presiones moderadas y bajas.
ln PV
1 / T
HV / R
BRTHP ln Vv +=
Graficando ln PV versus 1/T encontramos el calor latente de vaporizacin.
15
Ecuacin de Riedel
( )rb
Cb
V
T930.0013.1P ln092.1
RTH
=
Esta ecuacin nos entrega una muy buena estimacin del calor latente de vaporizacin en el punto de ebullicin normal.
bV T a molar nvaporizaci de latente Calor : Hbar. en crtica Presin : PC
16
Correlacin de Watson
38.0
1C
2C1v2v TT
TT)T(H)T(H
=
Nos permite estimar el calor latente de vaporizacin a partir de un valor conocido del calor latente de vaporizacin a otra temperatura. El valor conocido puede ser experimental o una estimacin obtenida desde alguna correlacin como la anterior.
-
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17
Ecuacin de Chen
C
b
CC
bb
V
TT
07.1
)P(lg0297.00327.0TT
0331.0T
molkJH
+
=
Donde:Tb : Temperatura de ebullicin normal en K.TC : Temperatura crtica en K.PC : Presin crtica en atm.
18
La Regla de Trouton estima los calores latentes de vaporizacin en el punto de ebullicin normal :
[ ][ ]
molecular peso bajo de alcoholes y agua Para
KT109.0molkJH
polares) no lquidos (Para KT088.0molkJH
bV
bV
Las siguientes reglas son de muy baja exactitud pero muy simples de usar.
19
Estimacin de calores latentes de fusin normal:
[ ][ ][ ] organicos) s(compuesto KT50
molJH
s)inorganico s(compuesto KT25mol
JH
metalicos) (elementos KT2.9mol
JH
mm
mm
mm
20
3.13 Calculo de procesos con cambio de fase
3.13 Calculo de procesos con cambio de fase
==
N
1iihh
Como la entalpa es una propiedad de estado, podemos evaluar el cambio de entalpa por medio de una secuencia de cambios de estado que conduzca desde el estado inicial al estado final. Esta secuencia se conoce como Camino Hipottico de Proceso.
Donde:N : Numero de etapas del Camino Hipottico del Proceso.hi : Cambio de entalpa de la etapa i de la secuencia.
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21
Hielo-5C y1 atm
Hielo0C y 1 atm
Lquido0C y 1 atm
Lquido100C y 1
atm
Vapor100C y 1
atm
Vapor300C y 1
atm
Vapor300C y 3
atm
h3 h4
h5
h6
h2
h1
h (camino real)
Ejemplo. Calcular por un camino hipottico la variacin de entalpa para convertir hielo a -5C y 1 atm en vapor a 300 C y 3 atm.
=
=6
1i
ihh
(camino hipottico)
22
Ejemplo. Se calienta 100 mol/hr de n-hexano lquido desde 25 C hasta 300 C a la presin constante de 7 bar. Estimar el calor que debe suministrarse.
100 mol/hrde n-hexano
25 C 300 C
Q
Estar en estado lquido o gaseoso el n-hexano a 300 C y 7 bar?
Cual es la temperatura a la que ocurre el cambio de fase?
23
Para responder las preguntas anteriores buscamos la temperatura a la cual la presin de vapor del n-hexano es igual a 7 bar.
Las constantes de Antoine para el n-hexano son:
224.366C y 1171.53B ,87776.6A ===
Utilizando la ecuacin de Antoine:CT
BAP lg V +=
[ ] [ ][ ] [ ]Hg mm4.5250bar1.01325 Hg mm760bar7PV ==
366.224T53.117187776.65250.4 lg += [ ]C7.146T =
Luego, la temperatura a la que se produce la vaporizacin es 146.7 C.
24
B.E: hnQ =321 hhhh ++=
= C7.146C25
)liq(P1 dTCh
= C300C7.146
)gas(P3 dTCh
)C7.146(h nVaporizaci2 =
25 C7 barLq
146.7 C7 barLq
146.7 C7 barvap
300 C7 bargas
h1
h2h3
hDespreciando los efectos de la presin sobre la entalpa:
-
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25
De las tablas de propiedades obtenemos:
=C mol
J3.216C )liq(P
3-92-52)gas(P T1057.66T1023.92-T1085.4044.137C ++=
molkJ
85.28=)C74.68(H=)C74.68( VVap
No podemos calcular el cambio de entalpa siguiendo los cambios de estado que realmente ocurren, ya que no disponemos del Calor Latente de Vaporizacin a la temperatura de 146.7 C.
26
25 C7 barLq
68.74 C7 barLq
68.74 C7 barvap
300 C7 bargas
h1
h2h3
h
321 hhhh ++=
== molkJ46.9dTCh C74.68C25
)liq(P1
==molkJ85.28)C74.68(Hh V2
== molkJ19.47dTCh C300C74.68
)gas(P3
27
( )
=
++
=hrkJ8550
molkJ19.4785.2846.9
hrmol100Q
Luego, reemplazando en el B.E.:
hnQ =)hhh( nQ 321 ++=
28
Otra forma de resolver este problema es utilizando la correlacin de Watson, para lo cual se utiliza el camino real del proceso:
B.E: hnQ =25 C7 barLq
146.7 C7 barLq
146.7 C7 barvap
300 C7 bargas
h1
h2h3
h
321 hhhh ++=
-
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29
Desde las tablas de propiedades
=C mol
J3.216C )liq(P
3-92-52)gas(P T1057.66T1023.92-T1085.4044.137C ++=
[ ] [ ]C75.234K9.507TC ==
== molkJ32.26dTChC7.146
C25
)liq(P1
)C7.146(h Vap2 =
== molkJ27.33dTChC300
C7.146
)gas(P3
=molkJ85.28)C74.68(Vap
Luego:
30
38.0
V74.6875.2347.14675.234
molkJ85.28)C7.146(H
=
=molkJ67.22)C7.146(HV
( )
=
++
=hrkJ8226
molkJ27.3367.2232.26
hrmol100Q
Luego:
31
V
L
10 C50 C
68,4 % molar B
40,0 % molar B
50 % molar B50 % molar T
Q
Ejemplo. Se alimenta en forma continua una mezcla equimolar de benceno (B) y tolueno (T) a 10C a un recipiente en el cual la mezcla se calienta a 50C a una presin de 34.8 mm Hg. El producto lquido tiene una composicin de 40% molar de benceno y el producto gaseoso tiene una composicin de 68.4% molar de benceno. Cunto calor debe transferirse a la mezcla por gr-mol de alimentacin?
B.M. Global:LV1 +=
B.M. Benceno:
L4.0V684.05.0 +=
B.C.: 1 mol de alimentacin.
32
Resolviendo simultneamente las ecuaciones anteriores:
[ ] [ ]mol648.0L y mol352.0V ==Compuesto Moles
Entrada Moles Lquido
Moles Vapor
Benceno 0.5 0.259 0.241 Tolueno 0.5 0.389 0.111
B.E.: ==Entradas
iiSalidas
jj hnhnHQ
Tomando como referencia de entalpa al benceno y tolueno lquido a 10 C; se tiene como resultado que las entalpias de entrada son iguales a cero. Despreciando las entalpas de mezclamiento calculamos las entalpias de salida.
-
Termodinamica GeneralTermodinamica General 07/09/200607/09/2006
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33
Desde la tabla de propiedades fsicas obtenemos las capacidades calorficas y calores latentes disponibles:
Calores latentes:Compuesto Tb[C] v(Tb) [kJ/mol]
Benceno 80.10 30.765 Tolueno 110.62 33.47
Compuesto Estado U.T a b102 c105 d109 TempBenceno l K 62.55 23.4
g C 74.06 32.95 -25.20 77.57Tolueno l C 148.8 0C
l C 181.2 100Cg C 94.18 38.00 -27.86 80.33
Capacidades calorficas en [J/molC]:
34
Entalpa del benceno lquido a 50C: B(l, 10C)B(l, 50C)
+
+
==27350
27310)l(B)l(B mol
J5332dTCph
Entalpa del benceno vapor a 50C:B(l, 10C)B(l, 80.10C)B(v, 80.10C)B(v, 50C)
=++= +
+ molJ37520dTCp)10.80(HdTCph
50
10.80)v(B
27310.80
27310v)l(B)v(B
V
L
10 C50 C
68,4 % molar B
40,0 % molar B
50 % molar B50 % molar T
Q
35
Entalpa del tolueno vapor a 50C:T(l, 10C)T(l,110.62C)T(v,110.62C)T(v, 50C)
=++= molJ42930dTCp)62.110(HdTCph50
62.110)v(T
62.110
10v)l(T)v(T
[ ]J17660Q)42930)(111.0()37520)(241.0()6340)(389.0()5332)(259.0(Q
=+++=
Luego, reemplazando en el B.E.
Entalpa del tolueno lquido a 50C: T(l, 10C)T(l, 50C)
==50
10)l(T)l(T mol
J6340dTCph
36
PROBLEMAS RESUELTOS
-
Termodinamica GeneralTermodinamica General 07/09/200607/09/2006
Profesor: Luis Vega AlarcProfesor: Luis Vega Alarcnn 1010
37AguaAguaoltanMeoltanMeAguaoltanMe h nh nHH0HQ
+=+==
Problema (N28 Cap9). Se emplea vapor saturado a 300 C para calentar una corriente de metanol desde 20 C hasta 260 C en un intercambiador de calor adiabtico. El flujo de metanol es de 50 litros (CNPT), y el vapor condensa y abandona el intercambiador como lquido a 90 C. Calcular el flujo de vapor requerido en [g/min].
Metanol
20 C 260 C
Vapor saturado a 300 C
Condensado a 90 CB.E.:
38
El cambio de entalpa del Metanol es:
dTCpHdTCph260
T
)v(V
T
20
)l(oltanMe
b
b ++=El cambio de entalpa del Agua:
vaporde Tablas hAgua Atendiendo a que las condiciones estndar de presin y temperatura son 1 atm y 0 C, y que bajo estas condiciones 1 mol ocupa 22.4 lt.
[ ][ ]
=
=
minmol 23.2
lt4.22mol1)CNPT(
minlt50n oltanMe
39
Para el Metanol:De la tabla de propiedades fsicas:
==molkJ.H y C.T VEbullicin 2735764
De la tabla de capacidades calorficas:
+=
=
=
Cmol
J T.T.T..Cp
CmolJ.)C(Cp y
CmolJ.)C(Cp
)v(
)l()l(
39252 10038108711030189342
59824086750
Para el Agua:De la tabla de vapor saturado:
=kgkJ.h C300T Con vap 92750
kgkJh C90T Con liq
== 377
40
Calculo del cambio de entalpa del Metanol:
Con la informacin obtenida para la capacidad calorfica del Metanol lquido, solo queda asumir una relacin lineal entre el CP y la T: bTaC )l(P +=
T 16825.086.75C )l(P +=Con los dos puntos obtenemos:
( )
dT)T.T.T..(
HdTT..h
.
V
.
oltanMe
39260
764
252
764
20
10038108711030189342
1682508675
+
+++=
dTCpHdTCph260
7.64
)v(V
7.64
20
)l(oltanMe ++=
-
Termodinamica GeneralTermodinamica General 07/09/200607/09/2006
Profesor: Luis Vega AlarcProfesor: Luis Vega Alarcnn 1111
41
Calculo del cambio de entalpa del Agua:
( ) ( ) ( )
=
==kgkJ.
kgkJ.ChChhAgua 923739275037790300
Reemplazando en el B.E.
[ ][ ]
( )( ) [ ][ ]
=
=
=
=
+
ming
kgg
minkg.
minkg..m
kJJ
kgkJ).(m
molJ.
minmol.
Agua
Agua
471
100004702373900
649836232
01
100092373649836232
=
+
+
=molJ.
molJ.
molJ
molJ.h oltanMe 6498362108573527043709
42
Problema. Una corriente de 14 [lt/min] de alcohol metlico a 44.7[C] es alimentada a un intercambiador de calor adiabtico para calentarla. El calor necesario para el calentamiento es proporcionado por una corriente de vapor saturado de agua a 1 [atm] que es alimentado al intercambiador de calor desde donde sale condensado. Un rotametro colocado en la corriente de condensado indica un flujo de 5.8 [lt/min]. Determine la temperatura de la corrientede salida del alcohol metlico.
Intercambiador de Calor
Alcohol Metilico a 44,7C
14 lt/min T
Vapor saturado de agua a 1 atm
5,8 lt/minCondensado
43
0hnhn AguaAguaAlcoholAlcohol =+B.E.:Como la temperatura de ebullicin normal del alcohol metilico es 64.7C, a la entrada el alcohol esta como lquido. De la tabla de propiedades fsicas obtenemos la densidad relativa del Alcohol Metilico a la temperatura de 20C es de 0.792.
=
=
=
minmol0.346
minmolkg346.0
molkgkg04.32
ltkg792.0
minlt14
nAlcohol
=
=
=
minmol9.321
minmolkg3219.0
molkgkg016.18
ltkg1
minlt8.5
nAgua
44
=
=
molJ2.37824
minmol0.346
molJ)40656(
minmol9.321
h Alcohol
==molkJ656.40)C7.64(Hh VAgua
Tabla de propiedades fsicas
Del B.E. obtenemos:
++= T7.64
)gas(P
7.64
7.44
v)liq(PAlcohol dTC)C7.64(HdTCh
-
Termodinamica GeneralTermodinamica General 07/09/200607/09/2006
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45
39252)gas(P
)liq(P
T1003.8T1087.1T10301.893.42C
T16825.086.75C
+=+=
( )
( )
+
+++=
T
7.64
39252
7.64
7.44
Alcohol
dTT1003.8T1087.1T10301.893.42
35270dT16825.086.75h
De la tabla de Capacidades Especificas:
[ ][ ]C 04T a
molJ59.82C
C 0T a mol
J86.75C
P
P
=
=
=
=
46
( )
( )
+
+++=
T
7.64
39252
7.64
7.44
dTT1003.8T1087.1T10301.893.42
35270dT16825.086.752.37824
Resolviendo la ecuacin de cuarto orden resultante encontramos que T = 84.7 C.
47
Problema (N40 Cap9). Calcular el calor requerido para llevar 300 kg/hr de Sodio (Na) desde un slido a 0C hasta un vapor a 1000C con una presin constante de 1 atm, empleando los siguientes datos que se tienen para el Sodio:
23Peso molecular
4.97 [cal/molC]Capacidad calorfica del vapor
7.50 [cal/molC]Capacidad calorfica del lquido
(5.01+0.00535T) [cal/molC]T en [K]
Capacidad calorfica del slido
23120 cal/molCalor latente de vaporizacin a 914C
914CTemperatura de ebullicin
630 cal/molCalor latente de fusin a 97.5C
97.5CTemperatura de fusin
48
Na (s) Na (v)
0 C 1000 C
QB.C: 300 kg/hr de Sodio slido.
B.E: h nHQ ==
+++++= + 1000914
914
5.97
V
15.2735.97
15.273
m 4.97dTHdT5.7HdT)T00535.001.5(h
=
++++=molcal1.30954
molcal)4.427231208.61236309.652(h
=
=
hrcal10037.4
molcal)1.30954(
molg23
hrg300000
Q 8
-
Termodinamica GeneralTermodinamica General 07/09/200607/09/2006
Profesor: Luis Vega AlarcProfesor: Luis Vega Alarcnn 1313
49
Problema (N62 Cap9). La liofilizacin es una tcnica para la deshidratacin de alimentos a bajas temperaturas, evitando as la perdida de sabor que generalmente acompaa al calentamiento. En la liofilizacin, el alimento se enfra a una temperatura a la cual toda el agua presente se vuelve hielo. El alimento congelado se coloca entonces en una cmara de vaco, donde se calienta por radiacin o microondas; el hielo que haba en el alimento sublima, y el vapor se elimina a travs de la lnea de vaco.
Deben liofilizarse unos cortes de carne en una cmara de calentamiento a 1 [mm Hg]. Los cortes de carne contienen 72% en peso de agua. Entran a la cmara 50 [kg/min] de cortes de carne a -26 [C]. Del agua que entra con los cortes, 96% se elimina como vapor a 60 [C]; el resto sale como lquido junto con los cortes a 50 [C]. Calcular el suministro de calor necesario en [kW]. 50
Datos: Capacidades calorficas constantes;
1.38Carne seca
2.17Hielo
CP [J/g C]Compuesto
H2O (v)
Cmara
Corte de CarneCorte de CarneCarne seca Carne seca
H2O (l)H2O (s) 72%
50 kg/min -26 C
60 C
50 C
51
96% del agua sublima: [ ]kg56.34)50)(72.0)(96.0(m1 ==B.M. carne seca: [ ]kg0.14)50)(28.0(m2 ==B.M. total: [ ]kg44.10.1456.3450m3 ==
Referencia: carne seca a -26[C] y H2O(l) a 0 [C]B.E:
H2O (v)
Cmara
Carne seca Carne secaH2O (l)H2O (s) 72%
50 kg/min-26 C
60 C
50 C
m1
m2m3Q
0h )50)(72.0(h 44.1h 0.14h 56.34Q 0321 ++=52
++= 60100
)gas(P0V
100
0
)liq(P1 dT C)C100(HdT Ch
H2O(v) a 60 [C]:
Tablas de propiedades y de Cp para el agua:
=molkJ656,40C) 100(H0V
=C mol
J4.75C )liq(P
39252)g(P T10593.3T107604.0T10688.046.33C
++=
=+=mol
J7.468333.1362405657540h1
=
=kgkJ2600
grmol
181
molJ7.46833h1
-
Termodinamica GeneralTermodinamica General 07/09/200607/09/2006
Profesor: Luis Vega AlarcProfesor: Luis Vega Alarcnn 1414
53
Carne seca a 50 [C]:
[ ]
=
=kgkJ105C))26(50(
C gJ38.1h2
H2O(liq) a 50 [C]:
[ ]
=
=mol
J3770C)050(C mol
J3.75h3
=
=kgkJ209
grmol
181
molJ3770h3
54
H2O(s) a -26 [C]:
+= 260
)s(P0m0 dT C)C0(Hh
De la tabla de propiedades:
=molkJ0095.6)C0(H0m
+
=gJ)026(17.2
gmol
181
molJ5.6009h0
==kgkJ39042.5686.333h0
(-390))0.36(209))(44.1(105))(0.14(2600))(56.34(Q ++=[ ]kW1761
minkJ105667Q =
=
55
PROBLEMAS RESUELTOS EN CLASES
56
Problema (N54 Cap9). En un intercambiador de calor adiabtico se enfra una corriente de 2.0 m3/min de n-hexano desde 150C y 1 atm hasta 50C, mientras que el agua de enfriamiento se calienta desde 20C hasta 40C. Calcular el flujo de agua requerido en lt/min.
n-hexano150 C y 1 atm 50 C
Agua 20 C
Agua a 40 C
2 m3/min
-
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Profesor: Luis Vega AlarcProfesor: Luis Vega Alarcnn 1515
57
Problema (N41 Cap9). Se enfra, CO2(g) a 20 [C] y 1 [atm], para que desublime directamente a slido (hielo seco) a -78.4 [C]. El calor de sublimacin a esta temperatura es de 6030 [cal/mol]. Calcular el calor que se requiere eliminar para producir 400 [kg de CO2(s)/hr] a la temperatura de sublima-cin.
Unidad de enfriamiento20C y 1 atm Temperatura
de sublimacin
CO2(g) CO2(s)
Q
58
Intercambiador de Calorn-Hexano
24056 lt/min
a 20 C y 1 atm
n-Hexano
a 120 C y 1 atm
Vapor saturadoa 150 C
Agua lquidaa 150 C
Problema. Un flujo de 24056 lt/min de n-hexano a 20C y 1 atm, se alimenta a un intercambiador de calor adiabtico donde se calienta hasta la temperatura de 120C. Como medio de calentamiento se alimenta al intercambiador de calor una corriente de vapor saturado a 150 C, saliendo del intercambiador una corriente de agua lquida a la misma temperatura y presin. Determine el flujo volumtrico de vapor alimentado al intercambiador?
59
Problema (N64 Cap9). Se alimentan 600 lt/hr de una mezcla lquida de benceno y tolueno, que contiene 40% en peso de benceno a 90 C y 10 atm., a una columna de separacin instantnea en equilibrio. Cuando la alimenta-cin se expone a una presin reducida dentro de la columna, una porcin substancial de la misma se vaporiza. La columna se mantiene una temperatura de 75C mediante el retiro o suministro de calor segn se requiera. El producto lquido contiene 43.9% molar de benceno, y se encuentra en equilibrio con el producto en estado de vapor. Calcular el flujo de calor requerido, en kW.
60
Problema (4.11 SVN3). Se enfra amoniaco a presin constan-te desde 245 [F] a 95 [F] en un intercambiador de calor adiabtico de flujo paralelo con agua de enfriamiento. Entran 53000 [pie3/hr] de amoniaco gaseoso (no ideal) al intercambiador a una presin absoluta de 160 [psi]. El agua entra a 75 [F] y la diferencia mnima de temperatura entre las corrientes es de 5 [F]. Calcule el flujo de agua en [lbm/hr].
La capacidad calorfica del amoniaco a la presin absoluta de 160 [psi] se puede obtener desde:
T 023805319CP .. =Donde T esta en [K] y CP en [cal/mol C]: