Ejercicio en clase de cada elemento segun su requerimiento PDF

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Balance con equipos múltiples. La figura P3 muestra un proceso de separación de tres etapas. Larazón P 3 /D 3 es de 3, la razón P 2 /D 2 es de 1 y la razon de A a B en el flujoP 2 es de 4 a 1. Calcule la composición del flujo E y elporcentaje de cada uno de los componentes de ese flujo. Leer el prob...

Description

Balance con equipos múltiples. La figura P3.75 muestra un proceso de separación de tres etapas. La razón P3/D3 es de 3, la razón P 2/D2 es de 1 y la razon de A a B en el flujo P2 es de 4 a 1. Calcule la composición del flujo E y el porcentaje de cada uno de los componentes de ese flujo.

1. Leer el problema hasta entenderlo. Este es un problema con equipos múltiples. Para resolverlo se realizará el análisis de grados de libertad del proceso completo y luego por equipos. Al primer y segundo equipo entran las sustancias A, B, C. Al tercer equipo entran las sustancias A y B. Balance del Proceso Total 2. Realizar el Diagrama de Flujo de Procesos. 3. Colocar toda la información del problema en el diagrama (datos e incógnitas).

D1 = ¿? lb 50 % A 23 % B 27 % C

F = 100 lb 50 % A 20 % B 30 % C

I

D2 = ¿? lb 17 % A 10 % B 73 % C

P1 = ¿? lb x1 % A y1 % B z1 % C

II

E = ¿? lb x%A y%B

4. Designar una base de cálculo. F = 100 mol

P2 = ¿? lb x2 % A y2 % B

D3 = 10 lb x3 % A y3 % B

III

P3 = ¿? lb 70 % A 30 % B

5. Realizar el análisis de grados de libertad. Número de incógnitas = 5 (D1, D2, P3, x3, y3) Número de ecuaciones = 5 (3 ec. BM, 1 restricciones físicas, 1 ec de relación de flujo) Número de grados de libertad = 5 – 5 = 0

Si se puede.

6. Plantear las ecuaciones. Balance global 100 = D1 + D2 + 10 + P3

Ec. 1

Balance para A 50 = 0.50*D1 + 0.17*D2 + 10*x3 + 0.70*P3

Ec. 2

Balance para C 30 = 0.27*D1 + 0.73*D2

Ec. 3

Ecuación de restricción física x3 + y3 = 1

Ec. 4

Ecuación de relación de flujo. P3/D3 = 3

Ec. 5

7. Resolver las ecuaciones. De la ecuación 5 P3 = 3*D3 = 3*10 = 30 lb Sustituyendo P3 en ec. 1 100 = D1 + D2 + 10 + 30 D1 + D2 = 60

Ec. 1’

Resolviendo las ecuaciones 1’ y 3 simultáneamente D1 + D2 = 60

D1 = 30 lb

0.27*D1 + 0.73*D2 = 30

D2 = 30 lb

De la ecuación 2 x3 = (50 – 0.50*D1 – 0.17*D2 – 0.70*P3) / 10 = (50 – 0.50*30 – 0.17*30 – 0.70*30) / 10 = x3 = (50 – 15 – 5.1 – 21) / 10 = 0.89  89 % A De la ecuación 4 y3 = 1 – x3 = 1 – 0.89 = 0.11  11 % B

Balance para el equipo III 2. Realizar el Diagrama de Flujo de Procesos. 3. Colocar toda la información del problema en el diagrama (datos e incógnitas).

D3 = 10 lb 89 % A 11 % B

P2 = ¿? lb x2 % A y2 % B

III

P3 = 30 lb 70 % A 30 % B

E = ¿? lb x%A y%B 4. Designar una base de cálculo. D3 = 10 lb

5. Realizar el análisis de grados de libertad. Número de incógnitas = 6 (P2, x2, y2, E, x, y) Número de ecuaciones = 6 (2 ec. BM, 2 restricciones físicas, 2 ec de relación de flujo) Número de grados de libertad = 6 – 6 = 0

Si se puede.

6. Plantear las ecuaciones. Balance global P2 + E = 10 + 30

Ec. 6

Balance para A x2*P2 + x*E = 8.9 + 21

Ec. 7

Ecuación de restricción física x2 + y2 = 1

Ec. 8

Ecuación de restricción física x+y=1

Ec. 9

Ecuación de relación de flujo. P2/D2 = 1

(D2 = 30 lb)

Ec. 10

Ecuación de relación de flujo. x2/y2 = 4/1

Ec. 11

7. Resolver las ecuaciones. De la ecuación 11 x2/y2 = 4 x2 = 4*y2 x2 – 4y2 = 0

Ec. 11’

Resolviendo las ecuaciones 8 y 11’ simultáneamente x2 + y2 = 1

x2 = 0.8  80 %

x2 – 4y2 = 0

y2 = 0.2  20 %

De la ecuación 10 P2 = 1*D2 = 1*30 = 30 lb De la ecuación 6 E = 10 + 30 – P2 = 10 + 30 – 30 = 10 lb De la ecuación 7 x = (8.9 + 21 – x2*P2) / E = (8.9 + 21 – 0.8*30) / 10 = 5.9 / 10 = 0.59  59 % De la ecuación 9 y = 1 – x = 1 – 0.59 = 0.41  41 %

Balance para el equipo II 2. Realizar el Diagrama de Flujo de Procesos. 3. Colocar toda la información del problema en el diagrama (datos e incógnitas). D2 = 30 lb 17 % A 10 % B 73 % C

P1 = ¿? lb x1 % A y1 % B z1 % C

II

P2 = 30 lb 80 % A 20 % B

4. Designar una base de cálculo. Ya se conocen 2 corrientes.

5. Realizar el análisis de grados de libertad. Número de incógnitas = 4 (P1, x1, y1, z1) Número de ecuaciones = 4 (3 ec. BM, 1 restricciones físicas) Número de grados de libertad = 4 – 4 = 0

Si se puede.

6. Plantear las ecuaciones. Balance global P1 = 30 + 30

Ec. 12

Balance para A x1*P1 = 5.1 + 24

Ec. 13

Ecuación de restricción física y1*P1 = 3 + 6

Ec. 14

Ecuación de restricción física x1 + y1 + z1 = 1

Ec. 15

7. Resolver las ecuaciones. De la ecuación 12 P1 = 30 + 30 = 60 lb De la ecuación 13 x1 = (5.1 + 24) / P1 = 29.1 / 60 = 0.485  48.5 % De la ecuación 14 y1 = (3 + 6) / P1 = 9 / 60 = 0.15  15 % De la ecuación 15 z1 = 1 – x1 – y1 = 1 – 0.485 – 0.15 = 1 – 0.485 – 0.15 = 0.365  36.5 %

8. Realizar una comprobación. Se pueden realizar los balances para el equipo I.

D2 = 30 lb 17 % A 10 % B 73 % C

D1 = 30 lb 50 % A 23 % B 27 % C

F = 100 lb 50 % A 20 % B 30 % C

I

P1 = 60 lb 48.5 % A 15 % B 36.5 % C

II

E = 10 lb 59 % A 41 % B

P2 = 30 lb 80 % A 20 % B

D3 = 10 lb 89 % A 11 % B

III

P3 = 30 lb 70 % A 30 % B...