Simulacion de procesos quimicos

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PLANTEAMIENTO Y DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

Esta parte del proyecto contiene el análisis del planteamiento de los ejercicios propuestos, así como también, las condiciones a las cuales se desarrollará la resolución de los mismos. En este se establece todos los datos e información necesaria para el modelaje del archivo DATOS dados mediante el programa ejecutivo SIMEST.

PROBLEMA N° 1

Elprimer planteamiento representa un conjunto de mezcladores de nitrógeno y metano (CH4) distribuidos de la forma que se muestra en la figura a continuación:


Figura 1. Diagrama de flujo de mezclado de nitrógeno y metano

El sistema está conformado por cuatro mezcladores dispuesto en serie, un fijador de temperatura tres reciclo, dos internos y uno externo. A continuación, se definen losequipos que conforman el sistema:

Mezclador: se puede definir como es un equipo según el cual varias sustancias se ponen en contacto, de tal forma que al final de la operación se obtenga un sistema homogéneo a cierta escala (desde molecular hasta macroscópica). Según la escala del mezclado y la miscibilidad relativa de las sustancias en presencia, el resultado puede ser una solución, un coloideo una dispersión micro o macroscópica: emulsión, suspensión, espuma entre otros.
Fijador de temperatura: Son equipos utilizados para reunir, medir y modificar temperaturas. Existen fijadores de temperatura de medición e indicadores de temperatura de control.

En la siguiente tabla se muestran algunas propiedades de las corrientes involucradas en el sistema mostrado en la figura 1:

TABLA1. CARACTERÍSTICAS ASOCIADAS A LAS CORRIENTES DE LA FIGURA 1
Número de la corriente Componentes presentes en la corriente Flujo molar
(F) gmol/h Temperatura
(T) °C Presión
(P) atm
1 A 200 300 1
B 100
9 B 350 90 1

Temperatura de la corriente N° 8 (T8): 150 °C
Fluido A: nitrógeno (N)
Fluido B: metano (CH4)

Para determinar la capacidad calorífica es necesario los coeficientesque de la ecuación que acompañan a los términos en función de la temperatura. En la tabla mostrada a continuación se presentan los coeficientes de la ecuación de capacidad calorífica para el nitrógeno y el metano:

TABLA 2. COEFICIENTES PARA LA ECUACIÓN DE CAPACIDAD CALORÍFICA DE LOS FLUIDOS PRESENTES EN EL SISTEMA
Sustancia Coeficientes
a b•102 c•104
A 31,15 -1,35000,1197
B 19,25 -0,0003 0,1746
A continuación se presenta el cálculo de las entalpías de las corrientes de alimentación al sistema. En la siguiente tabla se muestran algunas propiedades del nitrógeno y metano necesarias para obtener las entalpías de estas corrientes alimentadas:

TABLA 3. PROPIEDADES DEL NITRÓGENO Y METANO
Propiedad Compuesto
Nitrógeno Metano
Entalpiaestándar de formación
(("H" _"f" ) ̇ )"J/mol" 0 74520
Composición en la corriente de alimentación 1
("y" )"Adim." 0,667 0,333
Composición en la corriente de alimentación 9
("y" )"Adim." 0 1

Para determinar la entalpía de una mezcla de gases se utiliza siguiente ecuación que relaciona la entalpia de gas ideal y la residual:

"H" _"m" "=" 〖"H" ^"gi" 〗_"m" "+" 〖"H" ^"R" 〗_"m" " " ("I")
Donde:
"H" _"m" ":" entalpía real de la mezcla de gases (J/mol)
〖"H" ^"gi" 〗_"m" ":" entalpía de gas ideal de la mezcla de gases (J/mol)
〖"H" ^"R" 〗_"m" ":" entalpía residual de la mezcla de gases (J/mol)

Para este caso en particular la entalpía residual representa la desviación que poseen los gases en cuanto a su idealidad, sin embrago, por ser una mezcla de gases que seencuentran a una presión de 1 atm, la entalpia residual es aproximadamente cero, debido a que el gas se comporta de forma ideal, en consecuencia la entalpia de la mezcla queda de la siguiente forma:

"H" _"m" "=" 〖"H" ^"gi" 〗_"m" " " ("II" )
La entalpía de gas ideal de la mezcla de gases se determina mediante la siguiente expresión:

〖"H" ^"gi" 〗_"m" "=" 〖〖"H" ^"gi" 〗_"o" 〗_"m" "+R∙" ∫_("T"...
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