ejercicio del Mc Cabe, Ejercicios de Calor y Transferencia de Masa. Universidad Nacional de Ingenieria
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ejercicio del Mc Cabe, Ejercicios de Calor y Transferencia de Masa. Universidad Nacional de Ingenieria

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ejercicio resuelto del mc cabe de humidificacion
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19.1. Un método para separar acetona de acetato de celulosa consiste en pasar una corriente de aire sobre las fibras de acetato de celulosa. Para conocer las propiedades de las mezclas aire-acetona, el departamento de control del proceso necesita una gráfica de humedad para el sistema aire-acetona. Después de una investigación, se encontró que sería satisfactorio un intervalo de humedad de 0 a 6.0 y de temperatura de 5 a 55 °C. Trace las siguientes regiones de una gráfica de humedad para el sistema aire-acetona a la presión total de 760 de mm de Hg: a) líneas de humedad porcentual para 50 a 100%; b) volumen saturado versus temperatura c) calor latente de la acetona versus temperatura; d) calor húmedo versus humedad; e) líneas de enfriamiento adiabático para temperaturas de saturación adiabática de 20 y 40 °C, y f) líneas de temperatura del bulbo húmedo (psicrométricas), para temperaturas del bulbo húmedo de 20 y 40 °C. Los datos necesarios se presentan en la tabla 19.1. Para el vapor de acetona, cp = 1.47 J/g · °C y h/(MB ky) = 1.7 J/g · °C.

a. Porcentaje de línea de humedad. Mol, PM de la acetona: 58.08 = MA Para 100% de humedad, H = Hs De la ecuacion (19.3), con P'A en mmhg.

H = Hs = (58.08 P'A)/[29(760 - P'A)] Asimismo a 50%, H = Hs/2. Encontrar P'A de la tabla 19.1 Temperatura °C P'A mmHg 760 - P'A

mmHg HA= 100 HA= 50

10 115.6 644.4 0.359 0.180 20 179.6 580.4 0.620 0.310 30 281.0 479.0 1.175 0.588 40 420.1 339.9 2.475 1.238 50 620.9 139.1 8.940 4.470

56.1 760 0 ------ ------

B) volumen saturado De la ecuacion (19.7b), para HA= 100 (tengamos en cuenta que T es en kelvin): V H =[(0.0224*T)/273)][(1/29) + (H /58.08)] = (0.0000821T)(0.03448 + 0.01722 H)m3/g

Temperatura °C Temperatura K VH*104 m3/g 10 283 9.45 20 293 10.86 30 303 13.61 40 313 19.81 50 323 49.97

C) calor latente de la acetona dada en la tabla 19.1 propiedades de la acetona

temperatura presión de calor latente

°C vapor, mmHg

J/g

0 564 10 115.6 20 179.6 552 30 281.0 40 420.1 536 50 620.9

56.1 760.0 521 60 860.5 517 70 1189.4 80 1611 495

d) calor húmedo. En este rango de temperatura, Cp para el aire, del apéndice 14. Es 0.25 * 4.187=1.047 J/g-°C De la ecuacion (19.6) Cs=1.047+1.47 H Cuando H =0 Cs=1.047 H =6 Cs=1.047+1.47*6=9.867 Se dibuja una línea recta a través de los puntos (0,1.047) y (6, 9.867)

e). línea de enfriamiento adiabática De la ecuacion (19.11) T= Ts + λ(Hs- H)/Cs Cuando Ts=20°C, Hs=0.620 λs=552 J/g Ts=40°C, Hs=2.475 λs=536 J/g Elegimos los valores de H

Ts, °C H T, °C 20 0.600 25.72 20 0.575 33.13 20 0.550 40.82 20 0.525 48.83 20 0.500 57.17

40 2.400 48.79 40 2.350 54.88 40 2.300 61.18 40 2.250 67.70

F) línea de temperatura de bulbo húmedo De la ecuacion (19.16), cuando hy /MB Ky =1.7J/g-°C: H= H w – (hy/MB Ky λw)(T – Tw) = H w – (1.7/ λw)(T – Tw) Cuando Tw=20°C, H w =0.620. λw=552 J/g Tw=40°C, H w =2.475. λw=536 J/g

Elegir los valores de T. Ts, °C T, °C H

20 25 0.605 20 30 0.589 20 35 0.574 20 40 0.558 20 45 0.543 20 50 0.528 40 45 2.459 40 50 2.443 40 55 2.427 40 60 2.412

Cuando la temperatura de bulbo de humedad es 20 °C. La vía de bulbo húmedo y el enfriamiento adiabático es una línea muy cerca de coincidir.

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