Varios

Balance de Conservación de Energía y Calor

Conservación de Energía.
Para llevar a cabo los balances de materiales se usa la ley de conservación de la masa, que indica que la masa que entra al sistema es igual a la que sale más la acumulada en el proceso. De manera similar se puede enunciar la ley de conservación de energía, como que postula que toda energía que entra a un proceso es igual ala que sale más la que queda en el proceso.
La energía puede manifestarse de varias maneras, algunos de sus formas más comunes son la Entalpia, Energía Eléctrica, Energía Química (en términos de la variación de la entalpia H) de la reacción, Energía Cinética, Energía Potencial, Energía de Trabajo y Flujo de Calor.
En muchos casos de ingeniería de proceso, que casi siempre se llevan a caboa presión constante, la Energía Eléctrica, la Energía Potencial y el trabajo o bien no están presentes o bien resultan despreciables.
De esta manera solo es necesario tomar en cuenta la Entalpia de los materiales (a presión constante), la energía normal de la reacción química (cambio de entalpia) a 25°C y el calor añadido o extraído.

Balance de Calor.
Para establecer un balance de calor enestado estable se usan métodos similares a los aplicados para balance de materiales.
La energía o calor que entra a un proceso es igual a la energía de salida de los materiales.
Expresado esto en forma matemática:
∑HR + (- H298°K + q = ∑HP
Donde ∑HR es la suma de las H de todos los materiales que entran en el proceso de reacción con respecto al estado de referencia para el calor normalde reacción a 298°K y 101.32 Kilo pascales.
Si la temperatura de entrada es superior a 298°K, esta suma será positiva.
H298°K = Calor normal de reacción a 298°K y 101.32 Kilo pascales. La reacción contribuye a con calor al proceso, por lo que el signo --- H298°K se considera como entrada positiva de calor para una reacción exotérmica. q = Energía neta o calor añadido al sistema, si elsistema desprende calor este término será negativo.
∑HP = a la suma de H de todos los materiales de salida con respecto al estado normal de referencia a 298°K
Nótese: Que si los materiales de entrada a un proceso están por debajo de 298°K la ∑HR será negativo. Es necesario tomar precauciones para no confundir signos de la ecuación. Si no se verifica la reacción química alguna entoncessimplemente existe un calentamiento, un enfriamiento o un cambio de fase.
Nota: Se les llama elementos de entrada si no hay reacción en ∑HR

CALENTAMIENTO DE UN MEDIO DE FERMENTACION
Un medio de fermentación liquido a 30°c se bombea a velocidad de 2000 kg/hr a través de un calentador, donde su temperatura se eleva a 70°c bajo presión.
El agua caliente de desperdicio usada para el calentamiento entraa 95°c y salen a 85°c. La capacidad calorífica promedio por medio de fermentación es de 4.06 KJ/Kg, y la del agua, 4.21 KJ/Kg * °K la corrientes de fermentación y de agua caliente están separados por una superficie metabólica, a través de la cual se transfiere el calor y que impide la mezcla física de ambas.
Establézcase un balance de calor completo para el sistema. Calcular el flujo de agua y lacantidad de calor añadido al medio de fermentación y suponiendo que no hay perdidas en el sistema.
q
Fermentación 70°C
Fermentación 70°C

CALENTADOR

CALENTADOR

2000 Kg/h 30°C
H2O 95°c
H2O 95°c
H2O 85°c
W=? W=?


FORMULA GENERAL
∑HR + (-ΔH°298) + q = ∑Hp

A 298°K y 101.32Kpascales. La reacción contribuye con calor al proceso, por lo queel signo negativo de un elemento de entalpia ΔH°298 se considera como entrada positiva de calor para una reacción exotérmica.
q= Energía neta o calor añadido al sistema, si el sistema desprende calor este termino será negativo.
∑Hp= Suma de entalpias de todos los materiales de salida con respecto al estado normal de referencia a los 198°k.
Nótese que si los materiales de entrada en un proceso...