Balance Energia

BALANCES DE ENERGIA SIN REACCIÓN QUÍMICA

Fracción agua/tolueno que sale del separador. 9% agua, 91% tolueno.
Entra a 149ºC, sale a 94ºC. En el proceso tiene lugar la condensación del agua y deltolueno presentes. El flujo másico de esta fracción corresponde al 27,5% del de naftas, que son 21800 kg/h. Esto equivale a 5995 kg/h. Se usa como refrigerante ahora agua líquida, que entra a 18ºCy sale a 55ºC, enfriando la mezcla inicial hasta los 38ºC.
¿Temperatura de salida de las naftas? ¿Flujo másico de agua?
| Ce medio (kcal/kgK) | (Teb)nºC | v(kcal/kg) |
H2O(l) | 1 | 100 | 539|
H2O(v) | 0,5 | - | - |
Tolueno (l) | 0,4 | 127 | 55,5 |
Tolueno (v) | 0,3 | - | - |

P = 1 atm; Ce medio naftas = 0,5 kcal/kgK
Consideramos la condensación. El calor transferido por lamezcla agua tolueno a las naftas es igual a:
* Contribución del agua:
0,5 kcal/kgK * 5995 kg * 0,09 * (149-100) K + 539 kcal/kg * 5995 kg * 0,09 + 1 kcal/kgK * 5995kg * 0,09 * (100-94)K =13218,97 + 290817,45 + 3237,3 kcal = 307273,72 kcal.
* Contribución del tolueno:
0,3 kcal/kgK * 5995 kg * 0,91 * (149-127) K + 55,5 kcal/kg * 5995 kg * 0,91 + 0,4 kcal/kgK * 5995kg * 0,91 * (127-94)K= 36005,97 + 302777,48 + 72011,94 kcal = 410795,39 kcal.
* Contribución total: 718069,11 kcal.
* Temperatura de entrada de las naftas: 15ºC
* Temperatura de salida de las naftas: 0,5kcal/kgK * 21800 kg * (x – 15) ºC = 410795,39 kcal
Despejando x:
x = 410795,39 kcal0,5 kcal/kgK * 21800 kg + 15ºC = 52,68 ºC
Consideramos el cambiador de calor. La temperatura de la mezcla pasa de94 a 38ºC, que en calorías supone:
* Contribución del agua:
1 kcal/kgK * 5995kg * 0,09 * (94-38)K = 30214,8 kcal
* Contribución del tolueno:
0,4 kcal/kgK * 5995kg * 0,91 * (94-38)K =122202,08 kcal
* Contribución total: 152416,88 kcal.
Flujo másico de agua: 1 kcal/kgK * x kg * (55-18)K = 152416,88 kcal.
Despejando x:
x = 152416,88 kcal37K *1 kcal/kgK = 4119,38 kg (por...