Problemas De Masa

By LeydiHenestroza1 | Studymode.com

Problemario Humidificación

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.

Solución:

a)

Y=MvMgYm=MvMgpvP-pv=153.8233760-33

Y=3.495 Kg de Cl4CKg de H2

b)

V=1Mg+YMvRTP=12+3.495153.8(0.082)(288.15)1

V=13.00 m3Kg de H2

c)

c=(cp)g+(cp)vY=0.35+(0.13)(3.495)

c=0.80 KcalKg °C

d)

Ym=33750-33=0.046 moles de Cl4Cmoles de N2

Y'm=0.0460.4=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∙0.01841.0184

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.

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:

a)

y=442.2745

y=0.594

b)

Ym=pvP-pv=442.2745-442.2

Ym=1.460 mol de étermol de aire

c)

Y=MvMgYm=74.12291.460

Y=3.731 Kg de éterKg de aire

d)V=1Mg+YMvRTP=129+3.73174.12(0.082)(293.15)0.9802

V=2.10 m3Kg de aire

e)

Y=MvMgpvP-pv=74.1229185.3745-185.3

Y=0.845 Kg de éterKg de aire

f)

V=1Mg+YMvRTP=129+0.84574.12(0.082)(273.15)0.9802

V=1.0484 m3Kg de aire

m=Y∙1V∙Vo=(0.845)11.0484(1000)

m=805.99 Kg de éter

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=MvMgYm=MvMgpvP-pv=184412.781081900-12.78108

Y=0.0028 Kg de aguaKg de CO2

b)

V=1Mg+YMvRTP=144+0.002818(0.082)(288.15)2.5

V=0.2162 m3Kg de CO2

m=Y∙1V∙Vo=(0.0028)10.2162(300)

m=3.70 Kg de agua

c)

pv=PYMgMv11+YMgMv=(988)(0.0028)(44)1811+(0.0028)(44)18=6.7163 mm

Hgφp=YY*=pvpv*P-pv*P-pv=6.716317.52838988-17.52838988-6.7163

φp=38.1%

d)

Y=MvMgYm=MvMgpvP-pv=184417.52838988-17.52838

Y=0.00738 Kg de aguaKg de CO2

V=1Mg+YMvRTP=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

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. Calcúlese:

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.

Solución:

a)

pv=y∙P=0.06750=45 mm Hg

Y=MvMgYm=MvMgpvP-pv=184445750-45

Y=0.0261 Kg de aguaKg de CO2

b)

φ=pvpv*=4592.51

φ=48.6%

c)

φp=YY*=pvpv*P-pv*P-pv=4592.51750-92.91750-45

φp=45.3%

d)

V=1Mg+YMvRTP=144+0.026118(0.082)(323.15)0.9868

V=0.650 m3Kg de CO2

e) En las tablas de vapor de agua, buscando a la presión de vapor del agua de 45 mm Hg

e interpolando conlos datos proporcionados por dichas tablas, encontramos que la

temperatura de rocío será de 36.2 °C.

Presión en Kg/cm2 | Temperatura en °C |

0.06 | 35.82 |

0.0612 | 36.20 (Valor interpolado) |

0.08 | 41.16 |

f)

Ym=45750-45=0.064 moles de aguamoles de CO2

Y'm=0.0640.994=0.063616 moles de aguamoles de CO2

0.063616=92.51864P-92.51864

P=92.51864∙1.0636160.063616

P=1546 mm Hg

4.5 Una mezcla acetona – nitrógeno a 800 mm Hg y 30 °C tiene una saturación relativa

del 80%. Calcúlese:

a) La humedad molar.

b) La humedad absoluta.

c) La humedad relativa porcentual.

d) El volumen específico.

e) La masa de acetona contenida en 1 m3 de mezcla.

Solución:

a)

pv=φ∙pv*=0.8283=226.4

Ym=nvng=pvpg=pvP-pv=226.4800-226.4

Ym=0.395 mol de acetonamol de N2

b)

Y=MvMgYm=58.04280.395

Y=0.818 Kg de acetonaKg de N2

c)

φp=YY*=pvpv*P-pv*P-pv=226.4283800-283800-226.4

φp=72.0%

d)

V=1Mg+YMvRTP=128+0.81858.04(0.082)(303.15)1.0526

V=1.17 m3Kg de N2

e)m=Y∙1V∙Vo=(0.818)11.17(1)

m=0.698 Kg de acetonam3

4.6 En un depósito de 5 m3 se ha de almacenar aire a 15 atm y 25 °C. El aire con que se

alimenta el compresor situado a la entrada del depósito se encuentra a 25 °C y humedad

relativa del 40%, a la presión atmosférica normal. Calcúlese la cantidad de agua

condensada en el depósito.

Solución:

pv=φ∙pv*=0.423.7512=9.5 mm Hg

Y=MvMgYm=MvMgpvP-pv=18299.5760-9.5=0.007856 Kg de aguaKg de aire

pv=PYMgMv11+YMgMv=(11400)(0.007856)(29)1811+(0.007856)(29)18=142.48 mm Hg

Y=MvMgpvP-pv=1829142.48760-142.48=0.1432 Kg de aguaKg de aire

V=1Mg+YMvRTP=129+0.143218(0.082)(298.15)15

V=0.0691 m3Kg de N2

m=Y∙1V∙Vo=(0.007856)10.0691(5)

m=0.56 Kg de agua

4.7 Calcúlese la temperatura húmeda y la temperatura de saturación adiabática de una

mezcla benceno – aire a 30 °C que tiene una humedad absoluta de 0.200 Kg benceno/Kg

aire.

Solución:

a)

Yw-Y=hc/kYλw(t-tw)

hckY=0.4

Yw=0.2+0.4λw(30-tw)

Tanteo 1: Suponiendo tw = 15 °CYw=0.2+0.410930-15=0.2550

Teniendo:

Yw-Y=hc/kYλw(t-tw)

0.2550-0.200=0.4109(30-15)

0.055=0.055045

Tanteo 2: Suponiendo tw = 17 °C

Yw=0.2+0.411830-17=0.2440

Teniendo:

Yw-Y=hc/kYλw(t-tw)

0.2440-0.200=0.4118(30-17)

0.044=0.044006

Por lo que la temperatura húmeda, tw = 17 °C.

b)

Ys-Y=cλst-ts

Ys-0.2=0.35+(0.41)Ysλs(30-ts)

Tanteo 1: Suponiendo ts = 15 °C

Ys=0.2+0.35+(0.41)Ysλs(30-ts)

Ys=0.2+0.35+0.41Ys10930-15

109Ys=0.2+(0.35+0.41Ys)15

109Ys-21.8=(5.25+6.15Ys)

109Ys-6.15Ys=5.25+21.8

115.15Ys=27.05

Ys=0.2349

Teniendo:

Ys-0.2=0.35+(0.41)Ysλs(30-ts)

0.2349-0.2=0.35+(0.41)(0.2349)109(30-15)

0.0349=0.06141

Tanteo 2: Suponiendo ts = 14 °C

Ys=0.2+0.35+(0.41)Ysλs(30-ts)

Ys=0.2+0.35+0.41Ys10530-14

105Ys=0.2+(0.35+0.41Ys)16

105Ys-21=(5.6+6.56Ys)

105Ys-6.56Ys=5.6+21

98.44Ys=26.6

Ys=0.27021

Teniendo:

Ys-0.2=0.35+(0.41)Ysλs(30-ts)

0.27021-0.2=0.35+(0.41)(0.27021)105(30-14)

0.07021=0.07021

Por lo tanto, la temperatura de saturación adiabática será ts = 14 °C.