Resultados
a) Comparar concentración inicial y final de la solución.
Concentración inicial(C A0)=Pesode muestra inicialVolumen inicialmuestra
=[ g desolidosml ]C A0=
1.5g10ml
=0.115 g solidosml
Concentración final (C AF)=Pesode solidos finalVolumen finalmuestra
Pesoagua (g )=peso total−peso sinagua
Pesoagua (g )=13 g−3.7g=9.3 gde agua
C AF=3.7 gsolidos final
9.3ml=0.39 g
ml
C AF>CA 0
b) Cantidad de agua evaporada
Vol .aguaevaporada=Vol agua inicial−Vol.agua final
Vol .aguaevaporada=3000−2650ml=350ml
Pesoaguaevaporada=350 ml∗0.9986g1ml
=349.51g
c) Balance de materia y balance de calor por cada evaporador y condensador
A. Balance de Materia
Qt=Q 1+Qc
Donde: Qt = Caudal másico en la alimentación, kg/hQ1 = Caudal másico en la etapa 1, kg/hQc = Caudal másico en el condensador, kg/h
Calculo de caudales másicos:
Qt=V∗ρt
Donde: V = Volumen en cada etapa, Lt = tiempo de duración de cada etapa, hρ = densidad de la solución en cada etapa, kg/L
Qt=3 l∗0.9986 kg
l40.3min
=0.074 kg/min
ρ⍴ a 27°C = 0.99659 kg/L
Qc=0.85 L∗0.99659 kg /L18.6
=0.0455 kg/min
Para conocer el caudal en la etapa 1:
Q 1=Qma−Qmc
Q 1=0.074−0.0455
Q 1=0.0285 kg /min
B. Balance de Energía
Calculo de Cp
Cp=XhCh+XsCsDonde: Cp = Capacidad calorífica, kJ/kgKCh = Capacidad calorífica del agua, 4.18 kJ/kgKCs = Calor especifico de los sólidos, 1.46 kJ/kgKX h= fracción en peso de aguaXs= fracción masa de sólidos
X h=peso agua
pesomuestra inicial
X h=9.310
=0.93
Xs=1−Xh
Xs=1−0.93=0.07
Cp=0.93 (4.18 )+0.07 (1.46 )
Cp=3.9896 kJkg∗K
Cálculo de la energía cedida por los condensados
E=Q1∗(Lv+Cp∗(T 3−T 4 ))
Donde: E= Energía cedida por los condensados, kJ/hQ1 = Caudal másico etapa 1, kg/hCp = Capacidad calorífica promedio etapa 1, kJ/kg*KLv = Calor de vaporización del agua, 2257 kJ/kg
Ec=1.71∗(2257+3.9896∗(373.15−300.65 ))
E=¿
Calculo de la energía recibida por el agua de refrigeración
Er=Qcw∗Cpw∗(T 6−T 5 )¿
Donde: Er= Energía recibida por el agua de refrigeración, kJ/h
Qcw : caudal másico del agua fríaCpw : capacidad calorífica del agua fría, 4.18 kJ/kgK
Qcw=flujode agua∗densidad de agua
Qcw=98l /h∗0.99868Kg / l=97.8706 kg /h
Er=97.8706∗4.18∗()¿
Er=¿
La diferencia entre estas dos energías corresponde a las pérdidas térmicas a lo largo de la pared del condensador.
Energía recibida por la solución de alimentación
Ea=Qma∗Cpa∗(T 2−T 1 ) ¿
Donde: Ea= Energía recibida por la solución de alimentación, kJ/hCpa : capacidad calorifica de alimentación, kJ/kgK
Ea=4.47∗4.042∗(354.25−290.25 ) ¿
Ea=1156.33 kJ /hEnergía necesaria para evaporar el solvente
Ee=Qm∗LvDonde: Ee= Energía necesaria para evaporar el solvente, kJ/h
Ee=1.74∗2257Ee=3927.18 kJ /h
Energía cedida por el vapor de calentamiento
Ev=Qmc∗LvDonde: Ev= Energía cedida por el vapor de calentamiento, kJ/h
Ev=2.73∗2257
Ev=6161.61 kJ /h
De acuerdo al balance de energía, este está dado por:
Ev=Ee+Ea+ pérdidas térmicasPor lo que:
Pérdidas térmicas=Ee−(Er+Ea)
Pérdidas térmicas=3927.18−(2659.14+1156.33)
Pérdidas térmicas=11.71kJ /h