Procesos

Problemas del balance de materia
Enviado por ecanchan

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1. Datos
Coque Análisis de gases de combustiónHumedad (H2O) = 4.2 % CO2 = 13.6 %

Cenizas = 10.3 % CO = 1.5 %

Carbono (C) = 85.5 % O2 = 6.5 %

N2 = 78.4 %

Base: 100 moles de gases de combustión

n(CO2) = 13.6 → W(CO2) = 598.4 lb

n(CO) = 1.5 → W(CO) = 42.0 lb

n(O2) = 6.5 → W(O2) = 208.0 lb

n(N2) = 78.4 → W(N2) = 2195.2 lb

Procedemos a hallar el peso total de carbono y de oxígeno(exceptuando el oxígeno que entra como parte del agua en la humedad) que ingreso a partir del análisis de los gases de combustión:

[pic]

 

[pic]

 

 

Hallamos ahora el aire teórico:

C + O2 → CO2

12.0 lb de C → 32 lb de O2

181.2 lb de C → x

x = 483.2 lb de O2

Tenemos que calcular ahora la cantidad de O2 que entra con la humedad:181.2 lb de C → 85.5 %

y → 100.0 %

y = 211.93 lb de coque

Pero la humedad solamente representa el 4.2 % del peso total de coque:

W(Humedad) = 0.042 x 211.93 lb = 8.90 lb de H2O

Por lo tanto el peso de O2 será:

[pic]

 

 

Y con estos datos ya podemos hallar el porcentaje de exceso de oxígeno:

[pic]

 

 [pic]

 

 

 

[pic](a)

 

(b) V = ? (pies3)

T = 80 ºF

P = 740 mm Hg

R = 0.7302 atm x pies3 / mol lb x ºR

Para usar la ecuación de los gases ideales solamente nos faltaría conocer el número de moles del aire / lb de carbono.

181.2 lb de C → 635.2 lb de O2

1.0 lb de C → z

z = 3.51 lb de O2 → n(O2) = 0.109Ahora hallamos las moles de O2 que entran / lb de carbono quemado.

[pic]

[pic]

V = 210 pies3

 

(c) Wtotal de coque = 211.93 lb

211.93 lb de coque → 635.2 lb de O2

1.0 lb de coque → α

α = 2.997 lb O2 → n(O2) = 0.094

[pic]

 

 

[pic]

V = 181.424 pies3

 

(d) 100 moles de gas chimenea seco → 211.93 lbde coque

q → 1.0 lb de coque

q = 0.472 moles de gas de chimenea seco

PV = nRT

[pic]

V = 407.065 pies3

 

[pic](e)

 

 

100.494 moles de gas chimenea húmedo → 211.93 lb de coque

r → 1.0 lb de coque

r = 0.474 moles gas chimenea húmedo

PV = nRT

[pic]V = 0.224 pies3

 

 

2. El análisis decierto coque exento de hidrógeno es como sigue: humedad, 4.2%; cenizas, 10.3%; carbono 85.5%. El coque se somete a la combustión con lo cual se obtiene un gas de chimenea seco cuyo análisis es: CO2, 13.6%; CO,1.5%; O2, 6.5%; N2, 78.4%. Calcular:
(a) Porcentaje de exceso de aire utilizado.
(b) Pies cúbicos de aire a 80 ºF y 740 mm de Hg que entran por libra de carbono quemada.
(c) Lomismo que en (b) pero por libra de coque quemada.
(d) Pies cúbicos de gas de chimenea seco a 690 ºF / lb de coque.
(e) Pies cúbicos de gas de chimenea húmedo a las condiciones estándar / lb de coque.
Solución
3. En una prueba realizada en una caldera con alimentación de aceite no fue posible medir la cantidad de aceite quemado, aunque el aire que se empleó se determinó insertandoun medidor ventura en la línea de aire. Se encontró que se había utilizado 5000 pies3 / min de aire a 80 ºF y 10 lb / plg2 man. El análisis del gas de chimenea seco es: CO2, 10.7%; CO, 0.55%; O2, 4.75%; N2, 84.0%. Si se supone que el aceite está formado únicamente por hidrocarburos, calcular los galones por hora de aceite que se queman. El peso específico del aceite es 0.94.
Solución...