Ejercicios resueltos y propuestos de felder y himmelblau

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
CARRERA DE INGENIERIA QUIMICA
NOMBRE:
Ariana Panchana
Gabriel Soto
Jose Soreano
Rosman Bustamante
PROFESOR:
Ing. Jose Valdez
ASIGNATURA:
Calculo de Ingeniería Química II
“303”
NIVEL-PARALELO:
3er nivel “B”
GRUPO:
F.I.Q.E
FECHA DE ENVIO:
Martes 15 de julio del 2014
FECHA DE ENTREGA:
Lunes 21 de julio del 2014
TEMA:
Resolución deejercicios
EJERCICIOS DE FELDER
9.3-1 EVALUACIÓN DE UN CAMBIO DE ENERGÍA INTERNA A PARTIR DE UNA CAPACIDAD CALORÍFICA TABULADA.
Calcular el calor requerido para elevar 200 kg de óxido nitroso desde 20ºC hasta 150 ºC. La capacidad calorífica a volumen constante del N2O en este rango de temperatura viene dada por la ecuación:
Cp (kJ/ kg ºC)= 0.855 + 9.42 x 10-4T
Donde T se expresa en ºC.
SOLUCIÓN:
Suponercomportamiento de gas ideal. A partir de la ecuación 9.3-6,



El balance de energía para este sistema cerrado es:





9.3-2 ENFRIAMIENTO DE UN GAS IDEAL
Suponiendo comportamiento de gas ideal, calcular el valor que debe de transferirse en cada uno de los siguiente casos.
a Se calienta en forma continua una corriente de nitrógeno que fluye a un ritmo de 100moles/min, desde 20ºC hasta 30ºC.
b Seenfría nitrógeno almacenado en un recipiente de 5 litros a una presión inicial de 3 bares, desde 90ºC hasta 30ºC

Solución:
Despreciando cambios en la energía cinética, la ecuación de balance de energía para el sistema abierto de la parte (a) es , y para el sistema cerrado de la parte (b) es . El problema consiste, en consecuencia, en la evaluación de y para los dos procesos especificados.
a Apartir de la tabla B-2, del apéndice B, la capacidad calorífica a presión constante del es :

Donde T se encuentra en ºC. Dado que estamos suponiendo comportamiento de gas ideal, el cambio de entalpia para el gas es independiente de cualquier cambio de presión que pueda ocurrir; en consecuencia, a partir de la ecuación 9.3-10




Finalmente






b Para evaluar , necesitamos el numero de molesn, el cual puede calcularse a través de la ley de los gases ideales, y . Para determinar esta segunda cantidad, necesitamos la capacidad calorífica a volumen constantes, que a partir de la siguiente ecuación resulta:



Calcular




Calcular n A la condición inicial (el único punto al cual conocemosP, V y T)



Calcular Q





9.3-3 CAPACIDADES CALORÍFICAS MEDIAS
Se enfrían 15 kg moles de aire desde 430 hasta 100°C. Calcular el ritmo de eliminación de calor necesario mediante el empleo de capacidades caloríficas medias tabuladas.
Datos
BC: 1 s
n: 15 kg moles de aire


Suponer comportamiento de un gas ideal, de manera que los cambios en la presión (si es que los hay) no afecten elvalor de . A partir de la tabla 9.3-1
Fuente: Tabla 9.1 Capacidades caloríficas medias de gases de combustión




xEl balance de energía, despreciando cambios en la energía cinética, resulta:






9.3-4: CAPACIDAD CALORIFICA DE UNA MEZCLA
Calcular el calor requerido para calentar 150 moles/h de una corriente que contiene 60% de C2H6 y 40% de C3H8 en volumen, desde 0oC hasta 400oC. Determinar una capacidad calorífica para la mezcla como parte de la resolución del problema.
Solución
Las formulaspolinomiales para la capacidad calorífica del etano y propano que figuran en la tabla B-2 se sustituyen en la ecuación:


Cpm (J/moloC) = 0.6(49.37 + 13.92X10-2T- 5.816X10-5T2 + 7.280X10-9T3)
+ 0.4(68.03 + 22.592X10-2T - 13.11X10-5T2 + 31.71X10-9T3)
Cpm (J/moloC) = 56.83 + 17.39X10-2T - 8.734X10-5T2 + 17.05X10-9T3



Si se desprecian las contribuciones provenientes de los cambios en energía cinética...