Ejercicios felder

ARTICULO Ejercicio 8.89
INTRODUCCION
Los sistemas de evaporación, como el presentado por el ejercicio, resultan de gran utilidad en procesos de concentración de sustancias de baja volatilidad, como lo es el caso del acido sulfúrico. La optimización energética en estos procesos hace que se busque una manera de reutilizar los subproductos obtenidos, como el vapor de agua para la generación deenergía, la cual puede ser reutilizada en el sistema principal.
OBJETIVO
Utilizar los balances de masa y energía como herramientas principales en la definición completa de un sistema de separación, como lo es el evaporador, para la determinación de los flujos másicos en cada corriente, el flujo de calor requerido para la evaporación, y el calor recuperado en el proceso de condensación del vapor,obteniendo los datos necesarios mediante la lectura de tablas, especialmente de vapor.
METODOLOGIA
Para la determinación numérica de las variables requeridas se procedió en primera estancia a establecer la ecuación balanceada para la obtención de Acido Orto-Fosfórico a partir del pentoxido de fosforo, con el fin de determinar la relación másica entre estos dos compuestos y así interpretarcorrectamente las composiciones reportadas en el ejercicio para su posterior uso.
En segundo lugar se determinaron los flujos másicos de los productos obtenidos (solución de acido orto-fosfórico concentrada y vapor de agua) mediante el planteamiento de un balance de masa total para el evaporador y un balance de masa parcial respecto al H₃PO₄, conociendo de antemano su composición en lascorrientes. Con esto se pudo determinar la relación de cantidad de agua evaporada respecto a la cantidad de solución alimentada.
Posteriormente se procedió a determinar el valor de las variables correspondientes al proceso de condensación del vapor obtenido, para lo cual se calculo el flujo de vapor condensado (gal/min) u con ello, mediante un balance de energía se estableció la cantidad de calor quepodía ser recuperada a partir de este proceso. Para ello se debió recurrir a la lectura de las entalpias de las corriente de entrada y salida del condensador utilizando las tablas de vapor reportadas en el libro de “Fundamentos de Termodinámica” de Van Wylen. Para hallar el valor correspondiente a cada estado se utilizaron métodos de interpolación y extrapolación entre los valores reportados a lascondiciones más cercanas a las requeridas.
Finalmente, mediante un balance total de energía para el evaporador, se determino la cantidad de calor necesaria para la evaporación, así como la cantidad de vapor que debía ser condensado para la obtención del mismo. Con los datos obtenidos se calculo la relación de lbm de vapor condensado por Lbm de agua evaporada.
RESULTADOS
* A partir de laecuación balanceada, se determino que la relación entre las fracciones másicas corresponde a: % P₂O₅ = 1,381 % H₃PO₄
* Mediante el balance total y parcial de masa se determino que el flujo de las corrientes salientes del evaporador son:
* Solución concentrada : 66,67 Ton/dia
* Agua evaporada: 33,33 Ton/dia
* 0,3333 Lbm de Agua evaporada /Lbm de solución de alimentación
* Respecto alvapor obtenido del evaporador y la recuperación de calor dada su condensación se encontraron los siguientes valores:
* Flujo de vapor condensado: 6,16 gal/min
* Calor recuperado: 52197,54 BTU/min
* Temperatura máxima a la que se encuentra disponible el vapor: 149,81°F
* Para la evaporación completa del agua, el sistema requiere un aporte de calor de 3573505,7 BTU/h, lo cualcorresponde a la condensación de 3073,98 lbm/h de vapor de agua. De este modo, se requiere condensar 1,005 Lbm de vapor para evaporar 1 Lbm de agua.

CONCLUCIONES

ARTICULO Ejercicio 8.90
INTRODUCCION
Muchos sistemas de evaporación son utilizados también para la obtención de productos sólidos utilizando las caídas súbitas de presión. En este caso particular, se cuenta con un cristalizador...