guía termodinámica

Recopilación Ejercicios Termodinámica de Procesos
Problema 3.2 (35 Puntos)
Con referencia a la Figura 3.2.1 y las tablas 3.2.1 y 3.2.2; propileno (C3H6, MW1 = 42.08 Da ,
T1Sat (10 bar ) = 19.3 °C , 1) a 1 bar y calidad 60 % (1) es alimentado al proceso con el propósito de
acondicionarlo a 10 bar y 52 °C (7). Bomba, compresor, intercambiador de calor, separador flash y tuberías
han sidoexternamente aislados con el propósito de eliminar las pérdidas de calor hacia los alrededores.
ˆ
3.2.1 Represente esquemáticamente el proceso sobre diagrama T versus S , enumere e identifique cada una
de las corrientes.
Utilice la ecuación de estado virial para calcular las propiedades volumétricas del C3H6, determine/estime:
3.2.2 Caudales molares de vapor (2) y líquido (4) que abandonan elseparador flash (mol/h).
3.2.3 Potencia consumida por la bomba, WS,B ( + ) [kJ/h].
3.2.4 Energía transferida al C3H6 en el intercambiador de calor, Q H ( + ) [kJ/h].
3.2.5 Temperatura de la corriente (3) de descarga del compresor (°C).

10 dm3/h C3H6
3
2
1
C3H6
1 bar, wv = 60 %

10 bar

Compresor,
WS,C ( + )

Separador
Flash

7
52 °C
6

4

Figura 3.2.1

-20 °C
5
Bomba,WS,B ( + )

70 °C
Intercambiador de
Calor, Q H ( + )

Tabla 3.2.1 Propiedades termodinámicas de Propileno
Especie (i)

Tc,i ( K )

Vc,i ( cm 3 mol )

Pc,i ( bar )

Z c,i ( − )

CP,i R

ωi

(−)

Gas Ideal
C3H6 (1)

365.6

46.65

188.4

0.289

0.140

7.792

11.900

Tn,i ( K )

Liquido
225.5

R = 8.314 J/mol K

Tabla 3.2.2 Propiedades de las corrientes deproceso.
Corriente (j)
1

Condición

Tj (°C)

Pj (bar)

4

q n, j ( mol h )

q V, j ( dm3 h )

1

2
3

Vj ( m3 mol )

60
10

10

Calidadj (%)

B ( m3 mol )

( dB dT )

(m

3

mol K )

5
6

70

7

52

Problema 3.3 (40 Puntos)
Con referencia a la Figura 3.3.1 y la Tabla 3.3.1; un ciclo regenerativo combinado (abierto y cerrado) utiliza
agua (H2O,MW1 = 18, 1) como fluido de proceso. Bombas, condensador, generador de vapor, regeneradores,
tuberías y turbinas han sido externamente aislados con el propósito de eliminar las pérdidas de calor hacia los
ˆ
alrededores. Emplee la gráfica T versus S para el H2O (Figura 3.3.2, adjunta) y/o tablas de vapor para H2O,
establezca las hipótesis y/o simplificaciones que considere convenientes,enúncielas claramente, determine:
3.3.1 Caudal de vapor que proviene de la turbina 1 y se alimenta al regenerador cerrado (2), q 2 (kg/h).
3.3.2 Caudal de vapor que proviene de la turbina 2 y se alimenta a regenerador abierto (5), q5 (kg/h).
3.3.3 Temperatura de las corriente de vapor que abandona la turbina 1 (2) y la turbina 2 (5) (°C).
3.3.4 Potencia consumida por cada una de las bombas, WS,B1 ( +) , WS,B2 ( + ) (MJ/h).
3.3.5 Potencia generada por cada una de las turbinas, WS,T1 ( − ) , WS,T2 ( − ) . (MJ/h).
3.3.3 Calor total recibido por el agua en el generador de vapor, Q H ( + ) (MJ/h).
3.3.5 Eficiencia global del ciclo, ηCiclo (%).
ˆ
3.3.6 Realice una descripción del proceso de manera esquemática en el gráfico T versus S del H2O, enumere
e identifique cada una de las corrientesde proceso. Si carece de información en el diagrama, indique de
manera aproximada el aspecto que debería tener.

Generador de
Vapor, Q H ( + )
4

13

Turbina 2,
WS,T 2 ( − )

3

1
Turbina 1,
WS,T1 ( − )

Regenerador
Cerrado

2

5

10
Bomba 2,
WS,B2 ( + )

11
9
12
Regenerador
Abierto

8

Figura 3.3.1

7
Condensador
Total, Q C1 ( − )

6

Tabla 3.3.1(Fluido: Agua)
Corriente (j)

Condiciónj

1
2

Tj (°C)

Pj (bar)
150

V. Sobrecal.

ˆ
Vj ( m3 kg )

q j ( kg h )

Calidadj (%)

ˆ
H j ( kJ kg )

100

100

3
4
5

40
V. Sobrecal.

6

6
1

95

7
8
9
10
11

L. Saturado

12
13

852.5

ˆ
S j ( kJ kg K )

Figura 3.3.2

?. Justifique su respuesta.

Problema 3.2 (35 Puntos)
Con referencia a...