Examen Extraordinario BME 2013 2014
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UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DE HIDALGO FACULTAD DE INGENIERíA QUíMICA, módulo 2, ___Sección Examen extra de BME 7 de julio de 2014 Nombre del alumno: _______________________________________ Matric: ____________ Profesor: Problema 1.- Un líquido adhesivo consiste en un polímero disuelto en un solvente. La cantidad de polímero en la solución tiene que ser controlada cuidadosamente para esta aplicación. El fabricante de este adhesivo recibe una orden de 3000 kg de un adhesivo conteniendo 13% en peso de polímero, todo lo que tiene disponible es (a) 500 kg de una solución al 10% en peso de polímero, (2) una gran cantidad de solución de polímero al 20% en peso y (3) solvente puro. Calcule el peso de cada uno de las 3 soluciones que deben ser mezcladas para cumplir con el pedido. Use toda la solución al 10% en peso de polímero. Problema 2.- Basado en el diagrama de proceso mostrado, ¿cuál es el valor de la fracción de recirculación (kg recirculados R/kilogramos alimentados F) si el valor de W es 100 kg? Las composiciones están en porcentaje másico. Problema 3.- La reacción 3 2 2 2 1 SO O SO parece ofrecer un método simple para producir trióxido de azufre. Sin embargo, tanto la velocidad de reacción como las consideraciones de equilibrio no son favorables, por lo que la reacción sólo se completa en un 70%. Si los productos salen del reactor a 900 K y los reactivos entran a 25° C ¿cuánto calor es añadido o retirado del sistema por mol de SO 2 ?
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UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DE HIDALGO FACULTAD DE INGENIERA QUMICA, mdulo 2, ___Seccin
Examen extra de BME 7 de julio de 2014
Nombre del alumno: _______________________________________ Matric: ____________ Profesor:
Problema 1.- Un lquido adhesivo consiste en un polmero disuelto en un solvente. La cantidad de polmero en la solucin tiene que ser controlada cuidadosamente para esta aplicacin. El fabricante de este adhesivo recibe una orden de 3000 kg de un adhesivo conteniendo 13% en peso de polmero, todo lo que tiene disponible es (a) 500 kg de una solucin al 10% en peso de polmero, (2) una gran cantidad de solucin de polmero al 20% en peso y (3) solvente puro. Calcule el peso de cada uno de las 3 soluciones que deben ser mezcladas para cumplir con el pedido. Use toda la solucin al 10% en peso de polmero. Problema 2.- Basado en el diagrama de proceso mostrado, cul es el valor de la fraccin de recirculacin (kg recirculados R/kilogramos alimentados F) si el valor de W es 100 kg? Las composiciones estn en porcentaje msico.
Problema 3.- La reaccin
3222
1SOOSO
parece ofrecer un mtodo simple para producir trixido de azufre. Sin embargo, tanto la velocidad de reaccin como las consideraciones de equilibrio no son favorables, por lo que la reaccin slo se completa en un 70%. Si los productos salen del reactor a 900 K y los reactivos entran a 25 C cunto calor es aadido o retirado del sistema por mol de SO2?
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SOLUCIN: PROBLEMA 1.-
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PROBLEMA 2.- El Anlisis de grados de libertad para cada unidad del proceso y global es
PROCESO SEPARADOR MEZCLADOR GLOBAL # Incgnitas 3 4 3 2 # Ecuaciones Independientes
2 2 2 2
# Grados de Libertad
1 2 1 0
El balance de masa global
PWF += PkgF += 100 (Ecuacin 1)
El balance global de masa de B
PBFB PXFX ,, = )95.0()8.0( PF = (Ecuacin 2)
Resolviendo el sistema de 2 ecuaciones
kgkgP 33.5338.095.0
80 == Entonces
kgkgkgF 33.63333.533100 =+= El balance de masa de B en el mezclador
)6.0()8.0( GF = )6.0()8.0)(33.633( G=
kgG 44..844= Por lo que el balance de masa global en el mezclador
GRF =+ kgRkg 44.84433.633 =+
As, el recirculado ser
kgR 11.211= La fraccin de recirculacin queda
3333.033.63311.211 ==kgkg
FR
-
PROBLEMA 3.- 25 C 900 K
SO2 322 21 SOOSO +
SO2 O2 SO3 25 C O2 De acuerdo a los datos, el balance de energa se simplifica
WQEEH PK =++ &&
QH && = O bien, para el reactor
+== entradaentradasalidasalidaR HnHnHQH &&&& Para 1 mol de SO2 alimentado y si la reaccin se completa en un 70%, el grado de avance se define como
molesnn
SO
entradaSOsalidaSO 7.01
0.13.0)()(
2
22 ===
Si se establece que la temperatura de referencia es 25C (temperatura a la que entran los reactivos)
0 ,2 =entradaSOH 0 ,2 =entradaOH
Las entalpas especficas de los compuestos involucrados en el proceso reactivo a la temperatura
de salida se obtienen con la ecuacin
= TT
i
referencia
CpdTH
donde la Treferencia es 25 C y las capacidades calorficas se calculan con
32]/[ DTCTBTACmolkJCp +++= Los valores de las constantes se muestran a continuacin
-
AX103 BX105 CX108 DX1012
SO2 38.91 3.904 -3.104 8.606
O2 29.1 1.158 -0.6076 1.311
SO3 48.5 9.188 -8.54 32.4 Es posible obtener las entalpas especficas de SO2, O2 y SO3 a la temperatura de salida del reactor (900 K = 627 C)
molkJHSO /416.3 2 = molkJHO /342.19 2 = molkJHSO /778.4 3 =
El calor estndar de reaccin se calcula con
=reactivos
ifiproductos
ifiR HHH ,, De tablas (Tabla B.1, Felder Tercera Edicin)
molkJH SOf /18.395 3, = molkJH SOf /9.296 2, =
molkJH Of /0.0 2, = As que
molkJmolkJmolkJH R /28.98)/9.296(/18.395 == Ya que las entalpas de entrada (de los 2 reactivos) son cero
+== salidasalidaR HnHQH &&& Si se supone que se alimentan 1 mol de SO2 y 1 mol de O2, el calor retirado es
entadoaSOmolkJmolkJSOmolmolkJOmolmolkJSOmol
molkJmolesQH
lim / 8543.51)/ 778.4)( 7.0()/ 342.19)( 65.0(
)/ 416.3)( 3.0()/ 28.98)( 7.0(
23
2
2
=+++
== &&
Si se alimentan 1 mol de SO2 y 0.5 moles de O2, el calor retirado es
entadoaSOmolkJmolkJSOmolmolkJOmolmolkJSOmol
molkJmolesQH
lim / 5253.61)/ 778.4)( 7.0()/ 342.19)( 15.0(
)/ 416.3)( 3.0()/ 28.98)( 7.0(
23
2
2
=+++
== &&
Examen extra BME, ciclo 2013-2014SOLUCION - EXAMEN EXTRA BME 2014
