BalancexDDDDDDD
Páginas: 6 (1432 palabras)
Publicado: 9 de agosto de 2015
PROBLEMAS PROPUESTOS BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA
a) En un horno ingresa metano y por otra corriente aire, ambos a 25°C si se usa el 60% de exceso de aire y además asumiendo que el sistema es adiabático determinar la temperatura de salida de los productos.
SOLUCIÓN:
Con la reacción Balanceada:
1° Balance de materia
Base de cálculo: 1 mol
Exceso de aire: 60%
2° Balance de energía:Temperatura de referencia: 25°C+273,15 = 298,15K
b) A un horno ingresa una corriente de combustible a 25°C y contiene en peso H2: 14% C: 78% H2O: 8%; por otro lado ingresa aire húmedo a 25°C con 26% de exceso sobre el necesario para quemar todo el carbono a CO2 y todo el H2 a agua. Este aire contiene 96% en moles de aire seco y 4% de vapor de agua, si la cantidad de calor que se pierde esde 950 cal/gr. de combustible que entra al horno y si se sabe que del carbono que contiene el combustible el 20% se quema a CO y el 80% a CO2
Determinar
a) Número de moles de aire usado
b) Número de moles de gases que se forman
c) Temperatura de los gases producidos
SOLUCIÓN:
1° Balance de materia:
Base de cálculo: 100 Kg. Combustible
Temperatura de referencia: 25°C+273,15 = 298,15KReacciones:
Hallando los moles de O2: Si todo el carbono reacciona y forma 20% CO y 60% de CO2 entonces:
Exceso de Aire húmedo: 26%
1. La reducción de mineral Hematita con coque en un alto horno para la producción de arrabio constituye la primera etapa de la producción de acero, la reacción es:
Aun cuando muchas otras reacciones entre los reactivos y productos en el mineral producen otrosprocesos, estimar las necesidades de calor en el horno por tonelada de hierro producido, considerando los datos que siguen:
a) Se alimenta cantidades estequiométricosde mineral y de carbono a 77ºF, la reacción es completa y el hierro emerge como líquido a 2800 ºF y el monóxido de carbono sale a 570 ºF
b) La capacidad calorífica del hierro en el rango de interés puede tomarse como :
El hierro funde a2700 ºF y tiene un calor de fusión de 6496
La capacidad calorífica del hierro fundido es:
SOLUCIÓN:
Base de cálculo: 1 tonelada de Fe
Balanceando la reacción:
Para un cambio finito de estado a , el cambiodel CO es:
La capacidad calorífica del CO en el intervalo de temperatura de 77º F a 570 ºF es:
La capacidad calorífica del en el intervalo de temperatura de 77º F a 2700 ºF es:Donde por que ingresan a 77ºF ó 25ºC
Remplazando en la ecuación
Si 1 l b-mol de produce 2 lb-mol de Fe:
2. La mayor parte del Cloro que se produce en moles se obtiene a través de la electrolisis de la salmuera.
Se desea determinar:
a) Los calores normales de formación del NaCl y del NaOH acuoso y luego el calor normal de reacción de electrolisis de la salmuera, como dato setiene que el calor normal de solución del NaCl
b) Calcular la energía en KW. h requerida para producir 1000 kg NaCl.
SOLUCIÓN
a) Los calores normales (25ºC) de formación son :
b) la energía en KW. h requerida para producir 1000 kg NaCl es:
Respuesta : La energía en KW. h requerida es
3. El formaldehido puede producirse mediante la reacción entre el metanol y oxigeno:
El calor decombustión del hidrogeno es:
Utilizar estos calores de reacción y la ley de Hess para determinar el calor normal de la descomposición directa de metanol para formar formaldehido:
SOLUCIÓN
Dividiendo entre 2 la primera ecuación:
(1)
Invirtiendo la segunda ecuación:
(2)
Sumando: (1) y (2)
El calor normal de la descomposición directa de metanol para formar formaldehido:
4. Ladescomposicióntérmica del dimetil éter es:
Se lleva a cabo en un reactor isotérmico de 2 litros a 600 ºC, la presión en el reactor es de 310 mmHg. Luego de 2 horas la presión es de 930 mmHg. Calcular el calor intercambiado entre el reactor y sus alrededores durante el periodo del proceso.
SOLUCIÓN
Asumimos como un gas ideal, en condiciones normales:
En la reaccióndonde
En el periodo...
a) En un horno ingresa metano y por otra corriente aire, ambos a 25°C si se usa el 60% de exceso de aire y además asumiendo que el sistema es adiabático determinar la temperatura de salida de los productos.
SOLUCIÓN:
Con la reacción Balanceada:
1° Balance de materia
Base de cálculo: 1 mol
Exceso de aire: 60%
2° Balance de energía:Temperatura de referencia: 25°C+273,15 = 298,15K
b) A un horno ingresa una corriente de combustible a 25°C y contiene en peso H2: 14% C: 78% H2O: 8%; por otro lado ingresa aire húmedo a 25°C con 26% de exceso sobre el necesario para quemar todo el carbono a CO2 y todo el H2 a agua. Este aire contiene 96% en moles de aire seco y 4% de vapor de agua, si la cantidad de calor que se pierde esde 950 cal/gr. de combustible que entra al horno y si se sabe que del carbono que contiene el combustible el 20% se quema a CO y el 80% a CO2
Determinar
a) Número de moles de aire usado
b) Número de moles de gases que se forman
c) Temperatura de los gases producidos
SOLUCIÓN:
1° Balance de materia:
Base de cálculo: 100 Kg. Combustible
Temperatura de referencia: 25°C+273,15 = 298,15KReacciones:
Hallando los moles de O2: Si todo el carbono reacciona y forma 20% CO y 60% de CO2 entonces:
Exceso de Aire húmedo: 26%
1. La reducción de mineral Hematita con coque en un alto horno para la producción de arrabio constituye la primera etapa de la producción de acero, la reacción es:
Aun cuando muchas otras reacciones entre los reactivos y productos en el mineral producen otrosprocesos, estimar las necesidades de calor en el horno por tonelada de hierro producido, considerando los datos que siguen:
a) Se alimenta cantidades estequiométricosde mineral y de carbono a 77ºF, la reacción es completa y el hierro emerge como líquido a 2800 ºF y el monóxido de carbono sale a 570 ºF
b) La capacidad calorífica del hierro en el rango de interés puede tomarse como :
El hierro funde a2700 ºF y tiene un calor de fusión de 6496
La capacidad calorífica del hierro fundido es:
SOLUCIÓN:
Base de cálculo: 1 tonelada de Fe
Balanceando la reacción:
Para un cambio finito de estado a , el cambiodel CO es:
La capacidad calorífica del CO en el intervalo de temperatura de 77º F a 570 ºF es:
La capacidad calorífica del en el intervalo de temperatura de 77º F a 2700 ºF es:Donde por que ingresan a 77ºF ó 25ºC
Remplazando en la ecuación
Si 1 l b-mol de produce 2 lb-mol de Fe:
2. La mayor parte del Cloro que se produce en moles se obtiene a través de la electrolisis de la salmuera.
Se desea determinar:
a) Los calores normales de formación del NaCl y del NaOH acuoso y luego el calor normal de reacción de electrolisis de la salmuera, como dato setiene que el calor normal de solución del NaCl
b) Calcular la energía en KW. h requerida para producir 1000 kg NaCl.
SOLUCIÓN
a) Los calores normales (25ºC) de formación son :
b) la energía en KW. h requerida para producir 1000 kg NaCl es:
Respuesta : La energía en KW. h requerida es
3. El formaldehido puede producirse mediante la reacción entre el metanol y oxigeno:
El calor decombustión del hidrogeno es:
Utilizar estos calores de reacción y la ley de Hess para determinar el calor normal de la descomposición directa de metanol para formar formaldehido:
SOLUCIÓN
Dividiendo entre 2 la primera ecuación:
(1)
Invirtiendo la segunda ecuación:
(2)
Sumando: (1) y (2)
El calor normal de la descomposición directa de metanol para formar formaldehido:
4. Ladescomposicióntérmica del dimetil éter es:
Se lleva a cabo en un reactor isotérmico de 2 litros a 600 ºC, la presión en el reactor es de 310 mmHg. Luego de 2 horas la presión es de 930 mmHg. Calcular el calor intercambiado entre el reactor y sus alrededores durante el periodo del proceso.
SOLUCIÓN
Asumimos como un gas ideal, en condiciones normales:
En la reaccióndonde
En el periodo...
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