T1 2008 2 Balance De Masa
Páginas: 29 (7169 palabras)
Publicado: 18 de abril de 2015
Termodinámica 1 (EIQ 201)
04/09/2008
Termodinámica 1 (EII)
Segundo semestre 2008
Contenidos
2.1 Principio de Conservación de la Masa
2.2 Sistemas con múltiples unidades
Recirculación, Derivación y Purga
Escalamiento
2.3 Balance de Masa con Reacción Química
Ecuaciones estequiométricas y reactivo limitante
Conversión
Reacciones múltiples
Rendimiento y Selectividad
2.4 Balance atómico
2.5Reacción de Combustión
Oxigeno teórico
Combustión completa e incompleta
Composición en base húmeda y base seca
Balance de Masa
2
Profesor: Luis Vega Alarcón
2.1 Principio
Principio de
de Conservación
Conservación
2.1
de la
la Masa
Masa
de
Proceso
químico
“La masa no se crea ni se destruye
solo se transforma”
N corrientes
de entrada
Este principio es aplicable a cualquier material, para la
masatotal del sistema o para cualquier especie atómica o
molecular involucrada con éste. Aplicable a una única
unidad de proceso, varias unidades, o a una planta o
complejo industrial.
3
Profesor: Luis Vega Alarcón
M corrientes
de salida
Para un proceso químico la ecuación general de balance de
masa es:
(Entradas) + (Generación) − (Salidas) − (Consumo) = ( Acumulación)
4
1
Termodinámica 1 (EIQ201)
04/09/2008
Si el proceso opera en forma estacionaria (o permanente),
no hay acumulación de materia dentro del sistema.
Sistema
Abierto
(Entradas ) + (Generación ) = (Salidas ) + (Consumo )
Los términos de generación y consumo son nulos si la
cantidad sometida a balance es la masa total o si no es un
reactivo o producto de reacción, o si no hay reacción
química dentro del sistema:
(Entradas) = (Salidas )
5
M corrientes
de salidas
Los balances de masas, de los proceso químicos que
clasifican como sistemas abiertos, indican lo que sucede en
un instante dado y cada uno de sus términos es un termino
de velocidad, por ejemplo:
⎡ gr SO 2 ⎤
⎢ s ⎥
⎣
⎦
6
Se sugiere el siguiente procedimiento para los cálculos de
balance de masa, una vez conocida la descripción del
proceso, el valor devarias variables de proceso, y la lista de
cantidades a determinar (incógnitas):
Sistema
Cerrado
Por otra parte, los balances de masa para sistema cerrados
describen lo qué ocurre entre dos instantes. Sus términos son
cantidades de sustancia y posee las unidades correspondientes, por ejemplo:
[gr SO2 ]
7
Profesor: Luis Vega Alarcón
N corrientes
de entrada
1) Representar en un diagramaesquemático el proceso, las
variables conocidas y las incógnitas.
2) Elegir como base de cálculo una cantidad o flujo de una
de las corrientes de proceso.
3) Convertir volúmenes o flujos volumétricos conocidos a
cantidades másicas o molares.
4) Formular las ecuaciones de balance masa.
El número máximo de ecuaciones linealmente independientes que pueden formularse para un sistema sin
reacción químicaequivale al número de especies
8
químicas presentes.
2
Termodinámica 1 (EIQ 201)
04/09/2008
5) Traducir a ecuaciones toda otra información relacionada
al proceso que sirva para resolver el problema.
6) Resolver el sistema de ecuaciones formulado.
Columnas de Destilación
Para que el sistema de ecuaciones formulado tenga una
solución única se deben tener un número de ecuaciones
independientes igualal número de incógnitas. Si hay mas
incógnitas que ecuaciones el sistema se encuentra
subderteminado o subespecificado, si por el contrario hay
mas ecuaciones que incógnitas el sistema esta sobredeterminado.
9
10
Problema. Se alimenta a una columna de destilación 1000
mol/min de una mezcla con una composición 50% molar de
benceno y el resto de tolueno, para obtener una corriente
de destiladocon un 98% molar de benceno, y una corriente
de fondo con un 10% molar de benceno. Calcular el flujo
molar de la corriente de destilado.
Condensador
Acumulador
de Reflujo
Destilado
Alimentación
1) Representar un diagrama del proceso.
D
98% Benceno
1000 mol/min
50% Benceno
50% Tolueno
Fondo
Rehervidor
Profesor: Luis Vega Alarcón
10% Benceno
11
F
12
3
Termodinámica 1 (EIQ 201)...
04/09/2008
Termodinámica 1 (EII)
Segundo semestre 2008
Contenidos
2.1 Principio de Conservación de la Masa
2.2 Sistemas con múltiples unidades
Recirculación, Derivación y Purga
Escalamiento
2.3 Balance de Masa con Reacción Química
Ecuaciones estequiométricas y reactivo limitante
Conversión
Reacciones múltiples
Rendimiento y Selectividad
2.4 Balance atómico
2.5Reacción de Combustión
Oxigeno teórico
Combustión completa e incompleta
Composición en base húmeda y base seca
Balance de Masa
2
Profesor: Luis Vega Alarcón
2.1 Principio
Principio de
de Conservación
Conservación
2.1
de la
la Masa
Masa
de
Proceso
químico
“La masa no se crea ni se destruye
solo se transforma”
N corrientes
de entrada
Este principio es aplicable a cualquier material, para la
masatotal del sistema o para cualquier especie atómica o
molecular involucrada con éste. Aplicable a una única
unidad de proceso, varias unidades, o a una planta o
complejo industrial.
3
Profesor: Luis Vega Alarcón
M corrientes
de salida
Para un proceso químico la ecuación general de balance de
masa es:
(Entradas) + (Generación) − (Salidas) − (Consumo) = ( Acumulación)
4
1
Termodinámica 1 (EIQ201)
04/09/2008
Si el proceso opera en forma estacionaria (o permanente),
no hay acumulación de materia dentro del sistema.
Sistema
Abierto
(Entradas ) + (Generación ) = (Salidas ) + (Consumo )
Los términos de generación y consumo son nulos si la
cantidad sometida a balance es la masa total o si no es un
reactivo o producto de reacción, o si no hay reacción
química dentro del sistema:
(Entradas) = (Salidas )
5
M corrientes
de salidas
Los balances de masas, de los proceso químicos que
clasifican como sistemas abiertos, indican lo que sucede en
un instante dado y cada uno de sus términos es un termino
de velocidad, por ejemplo:
⎡ gr SO 2 ⎤
⎢ s ⎥
⎣
⎦
6
Se sugiere el siguiente procedimiento para los cálculos de
balance de masa, una vez conocida la descripción del
proceso, el valor devarias variables de proceso, y la lista de
cantidades a determinar (incógnitas):
Sistema
Cerrado
Por otra parte, los balances de masa para sistema cerrados
describen lo qué ocurre entre dos instantes. Sus términos son
cantidades de sustancia y posee las unidades correspondientes, por ejemplo:
[gr SO2 ]
7
Profesor: Luis Vega Alarcón
N corrientes
de entrada
1) Representar en un diagramaesquemático el proceso, las
variables conocidas y las incógnitas.
2) Elegir como base de cálculo una cantidad o flujo de una
de las corrientes de proceso.
3) Convertir volúmenes o flujos volumétricos conocidos a
cantidades másicas o molares.
4) Formular las ecuaciones de balance masa.
El número máximo de ecuaciones linealmente independientes que pueden formularse para un sistema sin
reacción químicaequivale al número de especies
8
químicas presentes.
2
Termodinámica 1 (EIQ 201)
04/09/2008
5) Traducir a ecuaciones toda otra información relacionada
al proceso que sirva para resolver el problema.
6) Resolver el sistema de ecuaciones formulado.
Columnas de Destilación
Para que el sistema de ecuaciones formulado tenga una
solución única se deben tener un número de ecuaciones
independientes igualal número de incógnitas. Si hay mas
incógnitas que ecuaciones el sistema se encuentra
subderteminado o subespecificado, si por el contrario hay
mas ecuaciones que incógnitas el sistema esta sobredeterminado.
9
10
Problema. Se alimenta a una columna de destilación 1000
mol/min de una mezcla con una composición 50% molar de
benceno y el resto de tolueno, para obtener una corriente
de destiladocon un 98% molar de benceno, y una corriente
de fondo con un 10% molar de benceno. Calcular el flujo
molar de la corriente de destilado.
Condensador
Acumulador
de Reflujo
Destilado
Alimentación
1) Representar un diagrama del proceso.
D
98% Benceno
1000 mol/min
50% Benceno
50% Tolueno
Fondo
Rehervidor
Profesor: Luis Vega Alarcón
10% Benceno
11
F
12
3
Termodinámica 1 (EIQ 201)...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.