Guia HYSYS

Termodinámica para p ara Ingeniería Química con el Simulador HYSYS Elaborado por Ing. Segundo Alberto Vásquez Llanos Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Facultad de Ingeniería Química e Industrias Alimentarías Alim entarías PERU

XVI COLAEIQ – LOJA ECUADOR

Ing. Segundo Vásquez Llanos

1.

XVI COLAEIQ

AYUDA en HYSYS On-line  Línea de status, Object Status Window, W indow, Trace Window  F1: Ayuda de contexto Documentación Documentación HYSYS: http://www.hyprotech.com http://prosys.korea.ac.kr/~tclee/hysys/manual/ 

Customization Guide: Lenguaje propio de macros e integración con Visual Basic.

 

Dynamic Modeling: Simulación dinámica. OLI Interface: Modelización de sistemas con presencia de electrolitos.



     

HYSYS

Operations Guide: Descripción detallada de las corrientes y los bloques de construcción del diagrama de flujo. Descripción de las utilidades. Simulation Basis: Modelos termodinámicos, propiedades, componentes, componentes, reacciones, etc. Tutorials & Applications: Conceptos básicos, descripción de tutoriales. User’s Guide: Uso de la interface. RTO Reference Guide: Optimización y reconciliación de datos. Clean Fuels User Guide: Modelado termodinámico para sistema de eliminación de azufre en combustibles. OLGA Link User Guide: Enlace a OLGA2000 (simulación dinámica de conducciones).

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1.

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AYUDA en HYSYS On-line  Línea de status, Object Status Window, W indow, Trace Window  F1: Ayuda de contexto Documentación Documentación HYSYS: http://www.hyprotech.com http://prosys.korea.ac.kr/~tclee/hysys/manual/ 

Customization Guide: Lenguaje propio de macros e integración con Visual Basic.

 

Dynamic Modeling: Simulación dinámica. OLI Interface: Modelización de sistemas con presencia de electrolitos.



     

HYSYS

Operations Guide: Descripción detallada de las corrientes y los bloques de construcción del diagrama de flujo. Descripción de las utilidades. Simulation Basis: Modelos termodinámicos, propiedades, componentes, componentes, reacciones, etc. Tutorials & Applications: Conceptos básicos, descripción de tutoriales. User’s Guide: Uso de la interface. RTO Reference Guide: Optimización y reconciliación de datos. Clean Fuels User Guide: Modelado termodinámico para sistema de eliminación de azufre en combustibles. OLGA Link User Guide: Enlace a OLGA2000 (simulación dinámica de conducciones).

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2.

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Selección de las Unidades de d e Preferencia Si el enunciado del problema esta en unidades inglesas, el trabajo es más fácil para HYSYS, caso contrario tendremos que configurar las unidades, procediendo de la siguiente manera:

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1.

Vamos al menú Tools luego seleccionamos

2.

Clic en la etiqueta Variable.

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Preferences.


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3.

En la caja Available Units Sets, podemos seleccionar las unidades por defecto en el sistema ingles ( Field) o en el sistema internacional ( SI o EuroSI ).

4.

En la caja Display Units, vemos que la temperatura está en ºC, la presión está en KPa y el flujo está en Kmol/h y Kg/h. Sin embargo, si se tiene unidades diferentes al sistema seleccionado por ejemplo la presión está en atm y la temperatura está en K. Para cambiarlo presionamos el botón Clone.

5.

Un nuevo Available Unit Set aparecerá con el nombre NewUser#. Donde # representa un numero numero seleccionado por por HYSYS. Pulsamos en la caja Unit Set Name para asignarle un nombre a nuestro conjunto de unidades.

6.

En la caja Display Units , seleccionamos las unidades que queremos cambiar, para nuestro caso cambiamos la presión en atm y la temperatura en K.

7.

Después de haber cambiado las unidades, cerramos la ventana preferences y retornamos al PFD. De esta manera queda configurado las unidades que se van a utilizar en la simulación.

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3.

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Generando el Reporte de Resultados 1. 2. 3.

Tools y seleccionamos la opción Reports (Ctrl+R). Clic en el botón Create… En el casillero Report Name aparece el nombre de Report1, aquí podemos Vamos al menú

dejar el nombre por defecto o podemos asignarle un nuevo nombre, por ejemplo Reporte Flash.

HYSYS

4.

Clic en el botón Insert Datasheet.

5.

Seleccionar Workbook Main para el Objecto.

6.

Presionar el botón Report Builder.

7.

Seleccione el Datasheet que ha creado luego presione el botón

Add, luego el botón Done. Nos retornará a la ventana

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Preview.


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8.

Presione el botón Format/Layout. Aparecerá una ventana conteniendo las opciones para el formato del informe. Seleccione los casilleros Shading, Line Numbers, Thick Border e Indicate User Specified. También puede seleccionar el tamaño, la orientación y los márgenes del papel. Cerramos la ventana Report Format and Layout .

9.

Si queremos imprimir o configurar la impresión presionamos los botones Print o Print Setup…, para cerrar el reporte presionamos el botón Close. Nos retornará a la ventana Reporter Builder.

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4.

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Caso Práctico (Solución Manual y con HYSYS) Comprimir una corriente de aire (20 ºC, 1 bar, 300 Kg/h) con un compresor de desplazamiento positivo hasta 6 bares.

Calcular la temperatura de salida, ºC, y la potencia del compresor, KW.

Solución manual: Tabla A.17 Yunus Cengel

Estado 1: P1 = 1 bares

T1 = 20 ºC (293.15 K)

m = 300 Kg/h

T, K

h, KJ/Kg

T, K

Pr

290 293.15 295

290.16 h1 295.17

290 293.15 295

1.2311 Pr1 1.3068

h1 = 293.3163 KJ/Kg

Pr1 = 1.2788

Estado 2: P2 = 6 bares

Pr2

=

Pr1 *

P2

Pr2 = 7.6728

P1

Pr2

h, KJ/Kg

Pr2

T, K

7.268 7.6728 7.824

482.49 h2 492.74

7.268 7.6728 7.824

480 T2 490

h2 = 489.952 KJ/Kg W = 300

Kg h

*1 h

3600s

T2 = 487.28 K ≈ 214.13 ºC * (293.3163 − 489.952 ) KJ

W = 16.386 KW

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Kg


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Solución HYSYS: Etapas de Definición del Proceso 1

Preferencias de la simulación (denominación de corrientes, unidades, formatos,…)

2

Modelos (termodinámicos y empíricos): equilibrio entre fases, cinéticas de reacción, calculo de propiedades,…

3

Diagrama de flujo: operaciones y conectividad.

4

Variables de operación.

Figura: Secuencia de Definición

PREFERENCIAS DE LA SIMULACION /Tools / Preferences / Variables / Units: EuroSI (la presión en bares) Cerrar (X) /File / New / Case /File / Save: Compresor_1.hsc

SIMULATION BASIS MANAGER Components •

Master component list: View o

•

Match: Air [

Add pure]

←

Cerrar (X)

Fluid Pkgs: Add •

•

Prop Pkg o

Filter: EOSs

o

Base Property Package: Peng Robinson

Cerrar (X)

Enter Simulation Environment:

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SIMULATION ENVIRONMENT F12 / Categories / Rotating Equipment / Compressor [Add] o de la paleta de objetos (F4) K-100 / Design / Connections (Ventana de dialogo del compresor) •

Inlet: Alimentación

•

Outlet: Salida

•

Energy: Potencia

K-100 / Design/ Parameters •

Operating Model: Reciprocating

•

Efficiency: Adiabatic Efficiency / 100 %

K-100 / Worksheet / Conditions / Corriente Alimentación: •

Temperature: 20 ºC

•

Pressure: 1 bares

•

Mass Flow: 300 Kg/h

K-100 / Worksheet / Conditions / Corriente Salida: •

Pressure: 6 bares

K-100 / Worksheet / Composition / Corriente Alimentación: •

Air: 1 [OK]

K-100 / Worksheet / Conditions / Corriente Salida (Resultado) •

Temperature: 215.8 ºC

K-100 / Design/ Parameters (Resultado) •

Duty: 16.4387 KW

Cambiar especificaciones: borrar la presión de la corriente de salida (Supr) e ingrese la temperatura de 300 ºC, compare los valores trabajando con eficiencia de 75 % por defecto.

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5.

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Paso a Paso con HYSYS Para acceder a HYSYS, pulse el botón Inicio, Programas, Hyprotech, HYSYS 3.0.1, HYSYS

o pulse en el icono que se encuentra en el escritorio de Windows. Esta es la pantalla que vera al comenzar.

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Luego, para asegurarse que esta usando el juego correcto de unidades, pulse el botón Tools, luego seleccione Preferences y pulse la etiqueta Variables.

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Selecciones las unidades que desee luego cierre el cuadro de dialogo. Para crear una nueva simulación, haga clic en el menú File, New, Case o presiona las teclas [ctrl+N] o pulse en el icono

( New Case) que se encuentra en la barra de herramientas.

Esta es la pantalla que verá al hacer clic en File/New/Case:

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En la etiqueta Components seleccionamos los componentes que deseamos haciendo doble clic sobre ellos. O bien resalte el componente y haga clic en la etiqueta Add pure. Puede encontrar los componentes que busca arrastrando la barra lateral, escribiendo el nombre o formula química en el campo Match. Si ha seleccionado un componente por error y desea removerlo resalte el componente en la lista de componentes y presione el botón Remove Comps. También es posible cambiar el orden de los componentes pulsando sobre el botón Sort List. Una vez elegidos todos los componentes cierre el cuadro de dialogo ( Component List View) haciendo clic en el icono

que se encuentra en la esquina superior derecha.

Seleccionamos la etiqueta “ Fluid Pkgs”, luego clic en el botón “ Add ”; se abrirá una nueva ventana dónde se seleccionara el paquete de propiedades. De la lista Property Package Selection seleccionamos Peng Robinson, luego cerramos la ventana e ingresamos a la ventana Simulation Basis Manager pulsando el icono

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.


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En el “Current Fluid Packages”, hay un paquete Basis-1, con NC: 3 (numero de componentes) y PP: Peng - Robinson (Property Package) El modelo Peng Robinson es recomendado para la mayoría de aplicaciones en donde existan hidrocarburos. Si la simulación involucra compuestos polares como alcoholes o aminas no podrá encontrar el componente que usted necesita bajo PR. Para fluidos polares seria un modelo de actividad adecuado como UNIQUAC o NTRL.

Luego clic en Enter Simulation Environment... o pulsamos el icono para ingresar al PFD. Como todo trabajo debe ser guardado, vamos al menú File/Save as/nombre del archivo (ejemploguia.hsc)

Para comenzar el flowsheet arrastre una flecha color azul llamada material stream, la cual se encuentra en un menú flotante.

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Ahora adicionamos el primer equipo de la misma forma. En este caso un tanque flash (Separator).

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Como se aprecia en la figura el equipo posee un color rojo, esto significa que aún no se encuentra especificado, además en la zona inferior izquierda puede observar dos mensajes con el mismo color: Required Info : V-100--Requires a feed stream y Required Info : V-100—Requires a product stream. Es muy importante observar estos mensajes, ya que si la simulación no converge es probable que la solución al problema se encuentre allí. Para unir la corriente de alimentación con el primer equipo, vamos al menú superior y seleccionamos el icono

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llamado Attach Mode.


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Presione el botón izquierdo y manténgalo de esa forma, arrastre el mouse hacia el punto azul del equipo a conectar y suelte el botón del mouse. La corriente y el equipo quedaran unidos por una línea de color celeste.

Al hacer clic sobre el equipo, aun de color rojo, se observan una serie de cuadrados azules. Ubíquese sobre el cuadrado azul, presione el botón izquierdo y manténgalo presionado, arrastre el mouse fuera del equipo hasta que aparezca una flecha. Suelte el mouse y repita esta operación en el otro extremo del equipo. El tanque ha cambiado de color y se observa que los mensajes de color rojo han desaparecido, en su lugar se lee: Optional Info : 1 – Unknown Compositions y Optional Info : 1 – Unknown Temperature.

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Al hacer clic sobre el mensaje de inmediato se ingresa al entorno en donde este dato es requerido, esto es la corriente uno. Para especificar la corriente existen dos caminos, lo anteriormente señalado o bien haciendo doble clic sobre la corriente 1 de color celeste.

Existe una barra de color amarillo en la cual aparece una sugerencia de los datos que se desconocen, además se observa un menú en el cual puede ingresar los datos, para este ejemplo: fracción de la fase vapor (0, punto de burbuja), presión (1 atm) y razón molar (1 Kmol/h).

La línea todavía permanece de color amarillo, por lo que aun no se encuentra especificada. Haga clic sobre la etiqueta Composition e ingrese las composiciones. Si tiene las composiciones en una unidad distinta a la sugerida, haga clic sobre el Botón Basis y elija la unidad de su agrado. Cuando la corriente este especificada la línea cambiara de color celeste a azul, entonces ya no será necesario ingresar más datos. Inmediatamente ingresada la composición la línea amarilla cambiara a verde y se leerá el OK . El equipo ha sido calculado.

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Al cerrar la ventana se observa que todas las líneas han cambiado de color celeste a azul y puede leer en la esquina inferior derecha el mensaje Completed esto significa que el sistema convergió y cada una de las corrientes y equipos han sido calculadas. En equipos más complejos es necesario ingresar una mayor cantidad de datos para que sea calculado. No se debe pensar que especificando una solo corriente el sistema converge por si solo.

Como sugerencia se recomienda ir especificando una a una las corrientes y equipos; es preferible no construir el diagrama completo e ingresar los datos en forma posterior ya que resulta mas fácil hacer converger una corriente o un equipo que todo el conjunto.

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6.

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Ejemplo: Separación Flash Tenemos una corriente que contiene 15 % de etano, 20 % de propano, 60 % de ibutano y 5 % de n-butano a 50 °F y presión atmosférica, a razón de 100 lbmol/h. Esta corriente será comprimida a 50 psia, y luego enfriada a 32 °F. El vapor y el líquido resultante serán separados como dos corrientes de producto. ¿Cuáles son los flujos molares y las composiciones de estas dos corrientes?

SOLUCION PASO 1: Iniciar HYSYS Ir a la barra Inicio / Programas / Hyprotech / HYSYS 3.0.1 / HYSYS o pulsar sobre el icono

que se encuentra en el escritorio de Windows.

PASO 2: Definir las Unidades de Ingeniería Ir al menú Tools y seleccione Preferences luego pulse la etiqueta Variables. Dentro de esta etiqueta seleccionamos la opción Field (Sistema Ingles) luego pulsamos el botón Clone.

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PASO 3: Crear una nueva Simulación Ir al menú File y seleccionar New luego Case (Ctrl. + N) o pulse en el icono ( New Case) que se encuentra en la barra de herramientas. Nos llevara a la ventana Simulation Basis Manager .

PASO 4: Ingresar los Componentes

Para ingresar los componentes pulsamos el botón “ Add”; esto abrirá una nueva ventana dónde se seleccionara el componente o los componentes que intervienen en la simulación.

PASO 5: Seleccionar el Paquete de Propiedades Seleccionamos la etiqueta “ Fluid Pkgs”, luego clic en el botón “ Add”; se abrirá una nueva ventana dónde se seleccionara el paquete de propiedades. De la lista Property Package seleccionamos Peng Robinson, luego cerramos la ventana e ingresamos a la ventana Simulation Basis Manager pulsando el icono .

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En el “Current componentes) y

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Fluid Packages ”, hay un paquete Basis-1, con NC: 4 (numero de PP: Peng - Robinson (Property Package). Luego clic en Enter

Simulation Environment... o pulsamos el icono

para ingresar al PFD.

PASO 6: Guardar el Trabajo Vamos al menú File / Save as / nombre del archivo ( separacion1.hsc) PASO 7: Elaboración del Diagrama de Flujo del Proceso, PFD Dentro del PFD, presionamos la tecla F12, aparece una ventana en la cual seleccionamos la opción All Unit Ops en Categories y de la lista Available Unit Operations seleccionamos la opción Compressor. Presionamos el botón Add después de haber realizado la selección. Se instalara el compresor en el PFD y abrirá la ventana del compresor para luego etiquetar sus respectivas corrientes. De igual manera se realiza con las opciones Cooler y Separator respectivamente. Los iconos

Material Stream Separator

,

Energy Stream

,

Compressor

,

Cooler

y

pueden ser seleccionados a partir de la paleta de objetos, luego

unimos las corrientes a través del icono

llamado

Attach Mode.

PASO 8: Especificaciones de la Corriente de Alimentación y de los Equipos Doble clic en el icono del compresor luego clic en la pestaña Worksheet de la ventana Compressor ( K – 100) e ingresamos las condiciones, Conditions, para las corrientes 1 y 2. En Composition ingresamos la composición para la corriente de entrada, 1, luego pulsamos OK. Observamos un mensaje OK y que el icono del compresor ha cambiado de color.

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Después doble clic en el icono del enfriador, luego clic en la pestaña Worksheet de la ventana Cooler (E – 100 ) e ingresamos en Conditions la temperatura para la corriente 3. En la pestaña Design ingresamos en Parameters la caída de presión, Delta P. Observamos nuevamente un mensaje OK en la parte inferior indicándonos que ya termino de realizar los cálculos, además el resto de iconos han cambiado de color.

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PASO 9: Visualización de los resultados Si se pulsa el botón “ Properties” en el Worksheet de cada equipo, se vera una ventana conteniendo los resultados. También abriendo la ventana de cada corriente o visualizando el workbook. Para visualizar el workbook, pulsar en el icono workbook localizado en la barra menú. Se observa del workbook las pestañas Material Streams, Compositions, Energy Streams y Unit Ops. Los flujos molares de las corrientes liquido y vapor que salen del separador son: 76.52 Lbmol/h y 23.48 Lbmol/h.

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Ejemplo: Caso de Estudio con Análisis de Sensibilidad Como muestra la figura, un flujo de vapor de 50000 Kg/h entra a un atemperador a 30 bar y 320 ºC. En este equipo el vapor se enfría hasta vapor saturado a 20 bar en un proceso de mezcla con agua liquida a 25 bar y 200 ºC. La transferencia de calor entre el atemperador y su entorno y las variaciones de energía cinética y potencial pueden despreciarse. Para la operación en estado estacionario determínese el flujo masico de agua, en Kg/h, además trace una grafica T 2 vs m2 en el rango de 20 a 220 ºC.

SOLUCION PASO 1: Iniciar HYSYS Ir a la barra Inicio / Programas / Hyprotech / HYSYS 3.0.1 / HYSYS o pulsar sobre el icono que se encuentra en el escritorio.

PASO 2: Crear un Nuevo Caso Ir al menú File y seleccionar New luego Case (Ctrl. + N) o pulse en el icono (New Case) que se encuentra en la barra de herramientas. Nos llevara a la ventana Simulation Basis Manager . Se visualizara la siguiente ventana:

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Para ingresar los componentes pulsamos el botón “ Add”; esto abrirá una nueva ventana dónde se seleccionara el componente o los componentes que intervienen en el problema.

PASO 4: Seleccionar el Paquete de Propiedades Para volver a la ventana Simulation Basis Manager , pulsamos en el icono . Seleccionamos la etiqueta “ Fluid Pkgs”, luego clic en el botón “ Add”; se abrirá una nueva ventana dónde se seleccionara el paquete de propiedades. De la lista Property Package seleccionamos el modelo termodinámico ASME STEAM, luego cerramos la ventana e ingresamos a la ventana Simulation Basis Manager .

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En el “Current Fluid Packages ”, hay un paquete Basis-1, con NC: 1 (numero de componentes) y PP: ASME Steam (Property Package). Luego clic en Enter



PASO 5: Guardar el trabajo Guardamos el trabajo que estamos realizando, vamos al menú del archivo (Mixer_2_COPEIQ.hsc)

File / Save as / nombre

PASO 6: Elaboración del Diagrama de Flujo del Proceso, PFD

Dentro del PFD (Process Flow Diagram) presionamos la tecla F12, aparece una ventana en la cual seleccionamos la opción All Unit Ops en Categories y de la lista Available Unit Operations seleccionamos la opción Mixer (Mixer, también puede ser seleccionado a partir de la paleta de objetos) Presionamos el botón Add después de haber realizado la selección. Se instalara el mezclador en el PFD y abrirá la ventana de dialogo del mezclador para luego etiquetar las respectivas corrientes del mezclador.

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PASO 7: Especificaciones de las Corrientes Pulsamos la etiqueta Worksheet de la ventana Mixer e ingresamos las condiciones Conditions para las corrientes de entrada (1 y 2). En la etiqueta Composition ingresamos la composición de las corrientes de entrada 1 y 2.

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PASO 8: Visualización de los resultados Pulsamos la etiqueta Worksheet/Conditions para visualizar los resultados de la corriente 3. Si queremos visualizar las propiedades de las corrientes 1, 2 o 3 presionamos la etiqueta Worksheet/Properties.

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PASO 9: Análisis de Sensibilidad Para realizar un análisis de sensibilidad para la temperatura en función del flujo masico de la corriente 2, realizamos los siguientes pasos a través de las figuras siguientes:

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Ejemplo: Turbina Entra vapor a una turbina con una presión de 2000 psia, temperatura de 700 ºF.El vapor descarga a 300 ºF con calidad de 95 %. Para un flujo estacionario de 1000 lb/h. Determine la potencia de salida de la turbina en kw. Suponga flujo adiabático y despreciable los cambios de energías cinética y potencial.

SOLUCION PASO 1: Iniciar HYSYS Ir a la barra Inicio / Programas / Hyprotech / HYSYS 3.0.1 / HYSYS o pulsar sobre el icono

que se encuentra en el escritorio de Windows.

PASO 2: Crear un Nuevo Caso Ir al menú File y seleccionar New luego Case (Ctrl. + N) o pulse en el icono (New Case) que se encuentra en la barra de herramientas. Nos llevara a la ventana Simulation Basis Manager . Se visualizara la siguiente ventana:


Para ingresar los componentes pulsamos el botón “ Add”; esto abrirá una nueva ventana dónde se seleccionara el componente o los componentes que intervienen en el problema.

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PASO 4: Seleccionar el Paquete de Propiedades Para volver a la ventana Simulation Basis Manager , pulsamos en el icono . Seleccionamos la etiqueta “ Fluid Pkgs”, luego clic en el botón “ Add”; se abrirá una nueva ventana dónde se seleccionara el paquete de propiedades. De la lista Property Package seleccionamos el modelo termodinámico ASME STEAM, luego cerramos la ventana e ingresamos a la ventana Simulation Basis Manager .

En el “Current Fluid Packages ”, hay un paquete Basis-1, con NC: 1 (numero de componentes) y PP: ASME Steam (Property Package). Luego clic en Enter


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PASO 5: Elaboración del Diagrama de Flujo del Proceso, PFD

Dentro del PFD (Process Flow Diagram) presionamos la tecla F12, aparece una ventana en la cual seleccionamos la opción All Unit Ops en Categories y de la lista Available Unit Operations seleccionamos la opción Expander (Expander, también puede ser seleccionado a partir de la paleta de objetos) Presionamos el botón Add después de haber realizado la selección. Se instalara el mezclador en el PFD y abrirá la ventana de dialogo del mezclador para luego etiquetar las respectivas corrientes del mezclador.

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PASO 6: Especificaciones de las Corrientes Pulsamos la etiqueta Worksheet de la ventana Expander e ingresamos las condiciones Conditions para las corrientes de entrada (1 y 2). En la etiqueta Composition ingresamos la composición de las corrientes de entrada 1 y 2. En la etiqueta Design / Parameters ingresamos la eficiencia adiabática, para una turbina adiabática la eficiencia es 100 %.

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PASO 7: Visualización de los resultados Pulsamos la etiqueta Worksheet/Conditions para visualizar los resultados del cálculo de la potencia de la turbina. La potencia de la turbina en KW es W = 1.689+005 KJ/h lo que es igual a 46.90 KW.

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CAPITULO 11 ESTIMACION D DE P PROPIEDADES F FISICAS PROBLEMA 1 Calcular las propiedades que se enumeran a continuación para el propano y el n-octano puros a 25 ºC y 1 atm, empleando la ecuación de estado de Peng Robinson: Densidad, viscosidad, capacidad calorífica, conductividad térmica, entalpía y entropía. Calcular las propiedades anteriores, así como la fracción de vapor de las mezclas de propano y n-octano con: 25, 50 y 75 % (porcentaje en moles) del componente más volátil a 25 ºC y 1 atm.

PROBLEMA 2 Para una mezcla equimolar de ciclohexano y n-heptano a 1 atm de presión, calcular: Las temperaturas de los puntos de rocío y burbuja y el calor de vaporización de la mezcla.

PROBLEMA 3 Estudiar el comportamiento de la capacidad calorífica con la temperatura (en el intervalo entre 25 y 500 ºC) a la presión atmosférica para: el benzaldehido y una mezcla equimolar de fenol y benceno.

PROBLEMA 4 Obtener los diagramas de temperatura-composición y composición para el equilibrio líquido/vapor de las siguientes mezclas a presión atmosférica: a Ciclohexano/n-heptano. b Acetona/agua.

PROBLEMA 5 Para una solución equimolar de n-pentano y n-hexano, calcule lo siguiente: a La presión de punto de rocío a 120 ºF b La temperatura de punto de burbuja a 1 atm c La fracción de vapor, a 120 ºF y 0.9 atm, las fracciones molares de las fases liquida y vapor

PROBLEMA 6 Realice los cálculos de EVL para el sistema etano/propano/isobutano/isopentano: a P BURBUJA, dadas x 1 = 0.1, x 2 = 0.20, x 3 = 0.30 y t = 60 ºC b P ROCIO, dadas y1 = 0.48, y2 = 0.25, y3 = 0.15 y t = 60 ºC c T BURBUJA, dadas x 1 = 0.14, x 2 = 0.13, x 3 = 0.25 y P = 15 bar d T ROCIO, dadas y1 = 0.42, y2 = 0.30, y3 = 0.15 y P = 15 bar

PROBLEMA 7 Trazar la curva de equilibrio líquido – vapor para el sistema etanol – agua a la presión de 14.7 psia utilizando los modelos termodinámicos NRTL, UNIQUAC y SRK, respectivamente, considerando una mezcla inmiscible.

PROBLEMA 8 Calcular la temperatura de burbuja y las composiciones de equilibrio a 1 atm que tiene la siguiente composición molar: iC 5: 0.15, nC5: 0.3, nC6: 0.55 utilizando la ecuación de estado Peng Robinson para 1 Kgmol/h de mezcla liquida.

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CAPITULO 22 PROPIEDADES D DE L LAS S SUSTANCIAS P PURAS PROBLEMA 1 Determine la temperatura, la entropía y el volumen específico del vapor saturado a 100 psia. Determine la temperatura, la entropía y el volumen especifico del agua saturada a 1.0 MPa.

PROBLEMA 2 Determine el volumen específico y la entropía del vapor húmedo a 100 psia si tiene 5 % de humedad.

PROBLEMA 3 Determine el volumen especifico, la temperatura y la entropía del vapor húmedo a 1.12 MPa si la calidad es del 90 %.

PROBLEMA 4

3

Un tanque de vapor tiene un volumen de 70 pie . Si el 70 % del volumen lo ocupa vapor y el contenido del tanque esta a 500 psia, determine el peso del liquido y del vapor en el t anque.

PROBLEMA 5 Diez libras de una mezcla de vapor – agua ocupan un tanque de vapor. Si la calidad de la mezcla es de 65 %, cual es el volumen del tanque. La presión es 100 psia.

PROBLEMA 6 Una libra de agua saturada a 200 ºF se convierte a vapor saturado a 100 psia. Determine la diferencia de entalpía entre estos dos estados.

PROBLEMA 7

3

Una mezcla de agua líquida y vapor de agua esta contenida en una cámara de 20 pie de volumen. Si la presión de la mezcla es 9.34 psia, determine la temperatura de la mezcla, la masa del liquido y el vapor, y el volumen especifico. La calidad de la mezcla es 0.2.

PROBLEMA 8 Un tanque esférico contiene 25 libras masa de vapor de agua saturado a una temperatura de 275 ºF, cual es el diámetro del tanque.

PROBLEMA 9 Un tanque contiene 30 kg de vapor saturado de CO 2 a -30 ºC, cual es el volumen del tanque.

PROBLEMA 10

3

Un vapor a 500 psia tiene un volumen específico de 0.800 pie /Lb. Determine su entalpía, entropía y su temperatura.

PROBLEMA 11

3

Un vapor a 245 ºC tiene un volumen específico de 100 cm /g. Determine la presión.

PROBLEMA 12 Un globo esférico con un diámetro de 6 m se llena con helio a 20 ºC y 200 kPa. Determine el número de moles y la masa del helio en el globo.

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CAPITULO 33 PROPIEDADES V VOLUMETRICAS D DE L LOS F FLUIDOS PROBLEMA 1 Encuentre el cambio de volumen cuando la acetona cambia de 20 ºC y 1 bar a 0 ºC y 10 bar.

PROBLEMA 2 Calcular el factor de compresibilidad para el isopropanol a 200 ºC y 10 bar.

PROBLEMA 3 Determine el volumen molar, volumen específico y el factor de compresibilidad del n-butano a 510 K y 25 bares.

PROBLEMA 4 Calcular el volumen molar, el volumen específico y el factor de compresibilidad de la mezcla consistiendo de 630 Kmol/h de monóxido de carbono, 1130 Kmol/h de agua, 189 Kmol/h de dióxido de carbono y 63 Kmol/h de hidrogeno a 1 atm y 500 K.

PROBLEMA 5 Considere una mezcla de 25 % mol de amoniaco y el resto es nitrógeno e hidrógeno en una relación de 1:3. El gas se encuentra a 270 atm y 550 K. Calcular el volumen molar y el factor de compresibilidad del gas utilizando la ecuación de estado: Peng Robinson.

PROBLEMA 6

3

Que presión se genera cuando se guarda 5 Lbmol de metano en un volumen de 2 pie a 122 ºF, utilice la ecuación de estado SRK

PROBLEMA 7 Para el amoniaco a 310 K, estime la densidad del líquido saturado y la densidad del líquido a 100 bares.

PROBLEMA 8 Estime lo siguiente utilizando el modelo Lee Kesler: a El volumen ocupado por 18 Kg de etileno a 55 ºC y 35 bar. b La masa de etileno contenida en un cilindro de 0.25 m3 a 50 ºC y 115 bar.

PROBLEMA 9

3

Se utiliza un recipiente de 0.35 m para guardar propano líquido a su presión de vapor. Las consideraciones de seguridad dictan que a una temperatura de 320 K el líquido no debe ocupar más del 80 % del volumen total del recipiente. Para estas condiciones determine la masa de vapor y la masa de líquido dentro del recipiente utilizando el modelo Lee Kesler. A 320 K la presión de vapor del propano es 16.0 bar.

PROBLEMA 10

3

Un recipiente de 0.35 m contiene vapor de etanol a 25 ºC y 2200 KPa. Si el recipiente se calienta a 220 ºC, que presión se genera dentro de él.

PROBLEMA 11

3

La densidad del n-pentano líquido es 0.630 g/cm a 18 ºC y 1 bar. Estime su densidad a 140 ºC y 120 bar.

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CAPITULO 44 PRIMERA L LEY D DE L LA T TERMODINAMICA PROBLEMA 1 En una turbina adiabática entra vapor a 10 MPa y 400 ºC, y sale a 20 KPa con una calidad de 90 %. Despreciando los cambios en las energías cinética y potencial, determine la tasa de flujo másico requerida para una salida de potencia de 5 MW.

PROBLEMA 2 Entra vapor a una turbina con una presión de 1000 psia, temperatura de 600 ºF. El vapor se descarga a 200 ºF con calidad de 95 %. Para un flujo estacionario de 1000 Lb/h, determine la potencia de salida de la turbina en KW. Suponga flujo adiabático y desprecie cambios en las energías potencial y cinética.

PROBLEMA 3 Entra dióxido de carbono a un compresor adiabático a 100 KPa y 300 K a una tasa de 0.5 Kg/s y sale a 600 KPa y 450 K. Sin tomar en cuenta los cambios en la energía cinética, determine: la tasa de flujo volumétrico del dióxido de carbono a la entrada del compresor y la entrada de potencia al compresor.

PROBLEMA 4 Entra refrigerante 134a a un compresor adiabático como vapor saturado a -20 °C y sale a 0.7 MPa y 70 °C. La tasa de flujo másico del refrigerante es 1.2 kg/s. Determine la entrada de potencia del compresor y la tasa de flujo volumétrico del refrigerante a la entrada del compresor.

PROBLEMA 5 100 Lb/h de agua a 250 ºF y 30 psig se alimenta a través de una bomba el cual es solo 10 % eficiente y la presión de salida de la bomba es de 1200 psig. Determine la temperatura de salida del agua. No hay pérdida ni ganancia de calor del medio ambiente, y el Paquete de propiedades es la ecuación de estado PRSV.

PROBLEMA 6 Cuál es el calor que se requiere para calentar 12 moles de propano de 250 a 1200 °C a una presión aproximadamente igual a la atmosférica en un intercambiador de calor de flujo continuo.

PROBLEMA 7 Qué temperatura final alcanzan 15 moles de l-buteno inicialmente a 260 °C si se les añade la cantidad de 2500 KJ en un intercambiador de calor de flujo continuo a una presión aproximadamente igual a la atmosférica.

PROBLEMA 8 Se suministra agua a un calentador de vapor a razón de 5000 Lb/h y a una temperatura de 65 ºF. Sale como vapor sobrecalentado a una presión de 600 psia y a una temperatura de 800 ºF. El carbón que se ha empleado para quemar el calentador libera 12500 BTU/Lb durante la combustión. Calcular la razón mínima a la que debe alimentarse carbón al quemador. Trate el proceso en el calentador como uno a presión constante.

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PROBLEMA 9 Es estrangulado refrigerante 134a del estado de líquido saturado a 700 KPa hasta una presión de 160 KPa. Determine: La disminución de temperatura durante el proceso y el volumen específico final del refrigerante.

PROBLEMA 10 Una válvula bien aislada sirve para estrangular vapor de 8 MPa y 500 °C a 6 MPa. Determine la temperatura final del vapor.

PROBLEMA 11 Las descargas de dos calentadores con tasas de flujo idénticas se mezclan. La condición de descarga del primer calentador es de 500 psia y 700 ºF, y la del segundo calentador es de 500 psia y calidad del 95 %. Encuentre la condición del vapor después del mezclado.

PROBLEMA 12 Una corriente de agua caliente a 80 ºC entra a una cámara de mezcla con una tasa de flujo másico de 0.5 Kg/s donde se mezcla con una corriente de agua fría a 20 ºC. Se desea que la mezcla salga de la cámara a 42 ºC, determine la tasa de flujo másico de la corriente de agua fría. Considere que todas las corrientes están a la misma presión de 250 KPa.

PROBLEMA 13 Se mezclan dos flujos para formar un solo flujo. En el estado 1 es agua a razón de 1.5 kg/s a 400 kPa, 200 ºC y para el estado 2 se encuentra a 500 kPa, 100 ºC. Cuál es el flujo másico en el estado 2 para producir una temperatura de salida de 150 ºC manteniendo la presión de salida a 300 kPa.

PROBLEMA 14 El agua entra al generador de vapor de la central térmica mostrada en la figura a 1000 psia y 120 ºF saliendo a la misma presión y 1100 ºF. El vapor alimenta a una turbina que produce una potencia de 30000 BTU/s. El vapor abandona la turbina con un titulo del 90 % y a una presión de 1 psia. Los gases de combustión entran al generador de vapor a 1800 ºR, siendo enfriados hasta 800 ºR. Para la operación en estado estacionario, determínese el flujo másico de gases en Kg/s y la velocidad con que se transfiere energía del gas al agua en el generador de vapor en KW. Las propiedades de los gases de la combustión pueden tomarse como las del aire. Ignórense las pérdidas de calor al ambiente y los efectos de las energías cinética y potencial.

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PROBLEMA 15 Como se muestra en la figura, un flujo de vapor de 50000 kg/h entra a un atemperador a 30 bar y 320 ºC. En este equipo el vapor se enfría hasta vapor saturado a 20 bar en un proceso de mezcla con agua líquida a 25 bar y 200 ºC. La transferencia de calor entre el atemperador y su entorno y las variaciones de energía cinética y potencial pueden despreciarse. a Para la operación en estado estacionario, determine el flujo másico de agua, en kg/h. b Represente m2 en kg/s, frente a T 2 en el rango desde 20 a 220 ºC.

PROBLEMA 16 El vapor ingresa a la turbina de primera etapa como se muestra en la figura a 40 bar y 500 ºC 3 con un flujo volumétrico de 90 m /min. El vapor sale de la turbina a 20 bar y 400 ºC. El vapor es luego recalentado a presión constante a 500 ºC antes de ingresar a la turbina de segunda etapa. El vapor sale de la segunda etapa como vapor saturado a 0.6 bar. Ignórense las pérdidas de calor al ambiente y los efectos de las energías cinética y potencial. Determine: a El flujo másico de vapor en kg/h. b La potencia neta producida por las turbinas de dos etapas en KW. c La cantidad de calor transferido en el recalentador en KW.

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CAPITULO 55 EFECTOS C CALORICOS PROBLEMA 1 Calcule la temperatura de flama teórica cuando el etileno a 25 °C se quema con: a La cantidad teórica de aire a 25 °C. b 50 por ciento de exceso de aire a 500 °C.

PROBLEMA 2: Al reactor de una planta de HNO 3 entra gas amoniaco con un 30 % más de aire seco del que se requiere para la conversión completa del amoniaco en óxido nítrico y vapor de agua. Si los gases entran al reactor a 75 °C, donde la conversión es del 80 % operando adiabáticamente y no hay reacción colateral ¿Cuál es la temperatura de los gases que abandonan el reactor?

PROBLEMA 3: Un combustible, con una composición molar de 75 % de metano y 25 % de etano, entra a un 5 horno con un 80 % de exceso de aire a 30 °C. Si se transfieren como calor 8*10 KJ/Kmol de combustible a los tubos de la caldera, ¿Cuál es la temperatura de los gases de chimenea que salen del horno? Asuma que la combustión del combustible es completa.

PROBLEMA 4 Una mezcla equimolar de nitrógeno y acetileno ingresa a un reactor de flujo continuo con una temperatura de 25 °C y a presión atmosférica. La única reacción que ocurre es: N2(g) + C2H2 → 2HCN(g) Los gases producto salen del reactor a 600 °C y contienen 24.2 % mol de HCN. ¿Cuánto calor se proporciona al reactor por mol de producto gaseoso?

PROBLEMA 5 Se obtiene un proceso para la producción de 1,3 butadieno a partir de la deshidrogenación catalítica a presión atmosférica del l – buteno, de acuerdo con la reacción: C4H8(g) → C4H6(g) + H2(g) Para suprimir las reacciones colaterales, el flujo de alimentación de l – buteno se diluye con vapor de agua en una relación de 10 moles de vapor por un mol de l – buteno. La reacción se lleva a cabo isotérmicamente a 525 °C y, a esta temperatura, el 33 por ciento del l – buteno se convierte en 1,3 butadieno. ¿Cuánto calor se transfiere al reactor por mol de l – buteno que entra en él?

PROBLEMA 6 El flujo de gas proveniente de un quemador de azufre tiene una composición de 15 por ciento mol de SO2, 20 por ciento mol de O 2 y 65 por ciento mol de N 2. El flujo de gas entra a un convertidor catalítico, a presión atmosférica y con una temperatura de 400 °C donde el 86 por ciento del SO2 se oxida a SO3. Tomando como base un mol del gas que entra al convertidor, ¿Cuánto calor debe retirarse del convertidor de modo que los gases producto lo abandonen a 500 ºC?

PROBLEMA 7 Se produce hidrógeno con la reacción: CO (g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) El flujo que se alimenta al reactor es una mezcla equimolar de monóxido de carbono y vapor de agua, la cual entra al reactor a presión atmosférica y una temperatura de 125 °C. Si el 60 por ciento del H20 se convierte en H 2 y si el flujo de producto abandona el reactor a 425 °C, ¿Cuánto calor debe transferirse desde el reactor? →

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CAPITULO 66 SEGUNDA L LEY D DE L LA T TERMODINAMICA PROBLEMA 1 En una turbina adiabática ingresa vapor a 5 MPa y 450 ºC y sale a una presión de 1.4 MPa. Determine la salida de trabajo de la turbina por unidad de masa de vapor que fluye por esta si el proceso es reversible.

PROBLEMA 2 Entra vapor establemente a una turbina adiabática a 3 MPa y 400 ºC y sale a 50 KPa y 100 ºC. Si la salida de potencia de la turbina es de 2 MW determine: la eficiencia isentrópica de la turbina y la tasa de flujo masico del vapor que circula por la turbina

PROBLEMA 3 Mediante un compresor adiabático se comprime aire de 100 KPa y 12 ºC a una presión de 800 KPa a una tasa estable de 0.2 Kg/s. Si la eficiencia adiabática del compresor es 80 %, determine la temperatura de salida del aire y la entrada de potencia requerida en el compresor.

PROBLEMA 4 En una válvula se estrangula vapor a 7 MPa y 450 ºC hasta una presión de 3 MPa durante un proceso de flujo estable. Determine la generación de entropía para este proceso y verifique si se satisface el principio del incremento de entropía.

PROBLEMA 5 Ingresa agua a 20 psia y 50 ºF a una cámara de mezclado a una tasa de 18000 Lb/h, donde se mezcla de manera uniforme con vapor que entra a 20 psia y 240 ºF. La mezcla sale de la cámara a 20 psia y 130 ºF y se desecha calor al aire circundante a 70 ºF a una tasa de 10800 BTU/h. Descarte los cambios en las energías cinética y potencial y determine la tasa de generación de entropía para este proceso.

PROBLEMA 6 A un compresor adiabático entra refrigerante 134a como vapor saturado a 140 kPa a una 3 razón de 2 m /min y se comprime a una presión de 700 kPa. Determine la potencia mínima que se debe suministrarse al compresor.

PROBLEMA 7 Un compresor adiabático de aire es accionado por una turbina adiabática de vapor que esta acoplado directamente y que también es accionado por un generador. El vapor entra a la turbina a 12.5 MPa y 500 °C a razón de 25 kg/s, y sale a 10 kPa con una calidad de 0.92. El aire entra al compresor a 98 kPa y 295 K, a razón de 10 kg/s, y sale a 1 MPa y 620 K. Determinar la potencia neta entregada al generador por la turbina.

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CAPITULO 77 CICLOS D DE P POTENCIA D DE V VAPOR Y Y R REFRIGERACION PROBLEMA 1 Considere una planta de energía de vapor de 210 MW que opera en un ciclo Rankine ideal simple. El vapor entra a la turbina a 10 MPa y 500 ºC y se enfría en el condensador a una presión de 10 KPa. Determinar: a La calidad del vapor a la salida de la turbina b La eficiencia térmica del ciclo c La tasa de flujo masico del vapor

PROBLEMA 2

Modelo Termodinámico: Peng Robinson Para el proceso del ciclo de refrigeración del propano, calcular: a La presión en la corriente 1

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b c d e

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El flujo molar de propano La caída de presión en la válvula La temperatura a la salida de la válvula, corriente 2 La potencia del compresor en hp

PROBLEMA 3

Modelo Termodinámico: Peng Robinson Se tiene un ciclo de refrigeración de propano de dos etapas con las siguientes especificaciones: Corriente 1: T = 50 ºC, Vf = 0.0 Chiller: Caída de presión = 7 KPa, Q = 1e6 KJ/h Corriente 3: T = -20 ºC, Vf = 1.0 Corriente 4: P = 625 KPa Mezclador: Presiones iguales (Equalize All Pressures) Condensador: Caída de presión: 35 KPa Calcular: a La presión en la corriente 1 b El flujo molar de propano c La caída de presión en las válvulas d La temperatura a la salida de la válvula, corriente 2 y corriente 7 e La potencia de los compresores en hp

PROBLEMA 4 La bomba de calor de una vivienda opera en estado estacionario según muestra esquemáticamente la figura. El refrigerante 12 circula a través de los distintos componentes del sistema, reflejándose en la figura los datos de propiedades en los estados significativos del ciclo de refrigeración. El flujo masico de refrigerante es de 4.6 Kg/min. Determínense las velocidades de transferencia de calor en KJ/min. a Desde el refrigerante al aire acondicionado en el condensador. b Entre el compresor y sus alrededores. c Desde el aire atmosférico al refrigerante en el evaporador.

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PROBLEMA 5 Para el ciclo ilustrado en la figura, el agua del enfriador (Cp: 4.18 KJ/Kg.K) entra a 20 ºC y sale a 25 ºC. La presión de entrada del gas es 1 atm. Determine lo siguiente, tomando como base 1 Kg de aire/h: Datos: T1: 300 K, P1: 1 atm, T2: 410 K, T3: 370 K, T4: 470 K, T5: 670 K, T6: 1180 K, T7: 880 K, T8: 1180 K, T9: 880 K. Modelo termodinámico : Peng Robinson a) El calor recibido por el agua en el enfriador, KJ: b) La cantidad de agua requerida, Kg/h: c) Calor entregado en la cámara de combustión primaria y recalentador. KJ/h: d) Trabajo requerido para comprimir el gas, KJ/h: e) Trabajo generado por las turbinas, KJ/h: f) Trabajo neto del sistema, KJ/h: g) Condiciones de salida del gas (P,T):

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CAPITULO 88 PROCESOS D DE S SEPARACION Y Y EQUILIBRIO L LÍQUIDO V VAPOR PROBLEMA 1 Se tiene una mezcla 100 lbmol/h siendo la composición (% mol); propano 61 %, n-butano 28 % y n-pentano 11 %. Calcular la temperatura de rocío a la presión de 200 psia utilizando el modelo peng robinson

PROBLEMA 2 Para el sistema acetona (1) / agua (2) calcular: a La presión de burbuja a 300 K y x 1 = 0.4. b La presión de rocío a 300 K y y 1 = 0.4.

PROBLEMA 3 Calcule la presión de burbuja a 350 K y x 1 = 0.65 para el sistema acetonitrilo (1) / nitrometano (2).

PROBLEMA 4 Una corriente de hidrocarburos se encuentra a100 psia y 178 ºF. Calcular la fracción vaporizada, las composiciones y los flujos molares de las corrientes líquido y vapor.

Componente Propano n-Butano n-Pentano

Alimentación, Lbmol/h 20 30 50

PROBLEMA 5 Una corriente proveniente de una columna de destilación se encuentra a 138 psia y 107.5 ºF. Si la presión se reduce (adiabática)) a 51 psia, cuál será la fracción de vapor, la temperatura, las composiciones y los flujos molares de las corrientes líquido y vapor que salen del separador flash.

Componente Propano i-Butano n-Butano i-Pentano n-Pentano

Alimentación, Lbmol/h 1.0 297.0 499.79 400.0 500.0

PROBLEMA 6 Una corriente proveniente de una columna de destilación se encuentra a 36 psia y 141.5 ºF. Si la presión se reduce (adiabática)) a 20 psia, cuál será la fracción de vapor, la temperatura, las composiciones y los flujos molares de las corrientes líquido y vapor que salen del separador flash.

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Componente n-Butano i-Pentano n-Pentano

Alimentación, Lbmol/h 4.94 396.0 499.65

PROBLEMA 7 Una corriente proveniente de un reactor de amoniaco se encuentra a 700 ºF y 300 psia. Los flujos molares de la corriente son:

Componente

Alimentación, Lbmol/h

Nitrógeno Hidrógeno Amoniaco Dióxido de carbono

143.3 450.4 221.6 1.8

Si la temperatura se reduce a 80 ºF en un separador flash, manteniendo la misma presión, determine los flujos molares de cada especie en las corrientes líquida y vapor.

PROBLEMA 8 Los flujos molares de la corriente de salida de un reactor de metanol son: CO, 100 Lbmol/h; hidrógeno, 200 Lbmol/h y metanol, 100 Lbmol/h. Esta corriente se encuentra a 100 atm y 300 ºC, luego se enfría a 30 ºC. Determine los flujos molares de cada especie en las corrientes líquida y vapor que salen del separador flash.

PROBLEMA 9 Se alimenta a un separador flash no adiabático una corriente de metano y n-octano. Calcular las composiciones y los flujos molares en equilibrio, y la carga de calor en el separador para P = 101350 Pa y T = 23 ºC, siendo el flujo molar de alimentación de 1000 Kmol/h y la composición: 10 % mol de metano y 90 % mol n-octano. El separador flash opera a una P = 101350 Pa y T = 85 ºC.

PROBLEMA 10 Ingresa a la válvula como liquido saturado a la presión de 100 psia y se reduce la presión a 14.7 psia que luego pasa a un separador flash. Calcular los flujos molares de cada especie en las corrientes líquida y vapor que salen del separador flash. Metano: 50 lbmol/h, Etano: 70 lbmol/h y Propano: 60 lbmol/h Paquete de propiedades: peng robinson

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PROBLEMA 11 Se tiene el diagrama de flujo para la separación del benceno con las condiciones de operación especificadas para cada operación unitaria.

Calcular: a. Los flujos molares de todas las corrientes y sus respectivas composiciones molares b. La carga de calor en el intercambiador c. La fracción de vapor en el primer separador flash d. La temperatura del segundo separador flash

PROBLEMA 12 Un sistema como el que se muestra en la figura está compuesto de una válvula, una cámara de separación y una turbina, esta última de una eficiencia de 80 %. Este genera trabajo a partir de agua a alta presión y temperatura, a la cual se le reduce súbitamente la presión, con lo que parte del flujo se transforma en vapor aprovechable por la turbina. Determine para cada uno de los tres procesos involucrados la tasa de producción de entropía.

PROBLEMA 13 Se desea separar el propano de una mezcla de parafinas que tiene la siguiente composición (en Kmol/h): 13.61 etano, 90.72 propano, 167.83 n-butano, 158.76 n-pentano y 22.68 nhexano. Una corriente de la mezcla se introduce por el sexto plato (contado desde arriba) en una columna de depropanización que tiene 12 platos ideales a 107 ºC y 1724 KPa. El condensador y el calderín de la columna operan a 1710 y 1737 KPa, respectivamente, y la relación de reflujo seleccionada es de 6. El condensador opera como un condensador total produciendo 102.5 Kmol/h de destilado. Calcular la columna para obtener 86.64 Kmol/h de propano por el tope y 165.56 Kmol/h de n-butano por los fondos.

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CAPITULO 99 INTERCAMBIADORES D DE C CALOR PROBLEMA 1 ¿Cuál es la temperatura final de 10 moles de etileno a los que se les añade 800 KJ de calor en un intercambiador de calor de flujo continuo a una temperatura inicial de 200 °C y una presión igual a la atmosférica?

PROBLEMA 2 3

Si 250 pie /s de aire a 122 ºF, a una presión igual a la atmosférica, se precalientan para un proceso de combustión hasta 932 ºF, ¿cuál es la rapidez de transferencia de calor requerida?

PROBLEMA 3 ¿Cuánto calor se requiere para calentar 10000 Kg de CaCO 3 a presión atmosférica, de 50 °C hasta 880 °C?

PROBLEMA 4 Calcule el calor necesario para aumentar la temperatura de 1 mol de metano desde 260 ºC hasta 600 ºC en un proceso de flujo que se lleva a cabo a una presión suficientemente baja como para considerar al metano como un gas ideal.

PROBLEMA 5

6

Cual es la temperatura final que se alcanza si se añade una cantidad de calor de 0.4*10 BTU a 25 Lbmol de amoniaco, inicialmente a 500 ºF en un proceso con flujo continuo que se lleva a cabo a una presión aproximada de 1 atm.

PROBLEMA 6 Cual es la carga de calor requerido para calentar una mezcla equimolar de metano y etano a razón de 1250 Kg/s a 20 ºC y 100 bares hasta 200 ºC a presión constante.

PROBLEMA 7 En un proceso de intercambio de calor agua – agua, el agua caliente es utilizado para calentar una corriente de agua fría. Este proceso consiste de dos intercambiadores de calor. Las condiciones de la corriente conocida del sistema se muestran en la siguiente figura:

Basado sobre la información dada en la figura, determinar la temperatura de la corriente fría de salida y la cantidad de agua caliente que se utiliza.

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