PROBLEMA NO 5Un horno utilizado para fundir bronce usa carbn pulverizado como combustible. Su composicin es la siguiente: C 68.8% , H2 6.4% , O2 8.4%, H2O 3.2% , Cenizas 13.2 %. Las cenizas del horno contienen un 15 % del peso total del carbn alimentado. Para obtener una mejor operacin en el horno se emplea un 60% de aire en exceso. Suponiendo que el aire se alimenta como aire seco, calcule:a. El diagrama de flujo y los grados de libertad.b. El volumen de aire tericamente necesario por tonelada de carbn.c. El volumen de aire alimentado por tonelada de carbn.d. La composicin de los gases hmedos, suponiendo que el aire se alimenta a 25C y 50% de humedad.

SOLUCIN:CO2=N2=O2=H2O=

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HORNO

C = 68.8%H2 = 6.4%O2= 8.4%H2O = 3.2%Cenizas= 13.2 %2

O2 = 21%N2= 79%

Anlisis de los grados de libertad, por especies atmicas:NVI = 11NBI = -4NFE = 0NCE= -5NR = -1GL = 1 (El problema est sub- especificado)

Asumimos 1000kmol en 1:Entonces, tenemos:0.688N1C + 0.064N1H2 + 0.084N1O2 + 0.032N1H2O+0.21N2O2 +0.79N2N2 ---------- N3CO2CO2 + N3N2N2 + N3O2O2 + N3H2OH2O

BALANCE DE C:0.688N1 = N3CO2BALANCE DE H:2 x 0.064N1 +2 x 0.032N1 = 2 x N3H2OBALANCE DE O:2x0.084N1 + 0.032N1 + 2x0.21N2 = 2xN3CO2 + 2xN3O2 + N3H2OBALANCE DE N:0.79N2 = N3N2Usamos la restriccin:%Exceso de aire= 60%= (0.084N1O2 + N3O2O2 N rx CO2 )/ N rx CO2Despejando :1.6 N rx CO2 = 0.084N1O2 + N3O2O2Resolviendo las ecuaciones:0.688N1 = N3CO2N3CO2 =688 kmolN3N2 =564 kmol N3H2O = 373 kmol N3O2 = 223 kmol

b.- El volumen de aire tericamente necesario por tonelada de carbn.N2O2 = 9320.5 prcticoN2O2 = 9861.9047 terico.PV=RTn1 atm(V)= 0.082(298)(9861.9047)V=240985.5048 L2071 mol de aire terico= 9.9321x10-3 toneladasEntonces: 240985 L / 9.9321x 10-3 = 24263542.57 L/tonc.- El volumen de aire necesario por tonelada de carbn alimentado.PV=RTn1 atm(V)= 0.082(298)(9320.5)V= 227755.738/9.9321x 10-3 = 22931277.17 L/ton