Introducción al Balance Material y Energía
Enviado por delcasti1952 • 29 de Junio de 2017 • Prácticas o problemas • 3.448 Palabras (14 Páginas) • 185 Visitas
Introducción al Balance Material y Energía
Unidad 2 – Gases y Equilibrio de Fases
Clase 5.
Cálculos de Gas Ideal
¿Qué es un gas ideal?
Un gas ideal es un gas imaginario que obedece exactamente a la siguiente relación:
PV = nRT
donde P = presión absoluta del gas
V = volumen total ocupado por el gas
n = número de moles del gas
R = constantes de gas ideal en unidades apropiadas
T = temperatura absoluta del gas
La constante de gas ideal, R
R = 1.987 cal/(gmol) (K)
= 1,987 Btu/(lbmol) (°R)
= 10,73 (psia) (ft3)/(lbmol) (°R)
= 8,314 (kPa) (m3)/(kmol) (K)
= 8,314 J/(gmol) (K)
= 82,06 (atm) (cm3)/(gmol) (K)
= 0,08206 (atm) (L)/(gmol) (K)
= 21,9 (en Hg) (ft3)/(lbmol) (0R)
= 0,7302 (atm) (ft3)/(lbmol) (0R)
Condiciones estándar para el gas ideal
Se han seleccionado varios estados estándares de temperatura y presión arbitrariamente especificados por costumbre.
Sistema | TS | PS | VS | nS |
SI | 273,15 K | 101,325 kPa | 22,415 m3 | 1 kmol |
AES | 492°R | 1 atm | 359,05 ft3 | 1 lbmol |
Gas natural Industria | 333,15 K | 14,696 psia | 379,4 ft3 | 1 lbmol |
Ejemplo 5-1. Cálculo de gas ideal
Butano (C4H10) a 360°C y 3,00 atm de flujo absoluto en un reactor a una velocidad de 1100 kg/h. Calcular el caudal volumétrico de este flujo.
Método A. Cálculo usando un valor conocido de R.
La ecuación de gas ideal en términos de caudal:
PV | = | nRT | o | P | V | = | n | RT |
t | t | t | t |
P = RT[pic 1][pic 2]
Resolución para caudal volumétrico:
[pic 3] | RT[pic 4] |
P |
Obtención del caudal molar a partir del caudal másico:
=[pic 5] | m | = | 1100 kg/h | 19.0 | kmol |
MW | 58 kg/kmol | h |
Usando temperaturas y presión absolutas:
T = 633 K y P = 3 atm
Utilizando el siguiente valor de R:
R = 0.08206 | l · at | 1000 gmol | = 82.06 | l · atm |
gmol · K | 1 kmol | kmol · K |
El caudal volumétrico es
=[pic 6] | RT[pic 7] | = | (19.0 kmol/h) (82.06 l · atm/kmol · K) (633 K) |
P | 3 atm |
= 328.978[pic 8] | l | 1 m3 | = 329 | m3 |
h | 1000 l | h |
Método B. En comparación con las condiciones estándar
PV | = | nT |
PS VS | nS TS |
Utilizando una base de 1 h, entonces n = 19 kmol
Se utilizarán las siguientes condiciones estándar.
PS = 1 atm | VS = 22,41 m3 |
nS = 1 kmol | TS = 273 K |
Resolución para V:
V = | n | T | PS | VS |
nS | TS | P |
V = | 19.0 kmol | 633 K | 1 atm | 22.415 m3 |
1 kmol | 273 K | 3 atm |
V = 329 m3
En términos de caudal volumétrico
= 329[pic 9] | m3 |
h |
Ejemplo 5-2. Gas ideal en dos condiciones diferentes
Diez pies cúbicos de aire a 70°F y 1 atm se calienta a 610°F y se comprime a 2,5 atm. ¿Qué volumen ocupa el gas en su estado final?
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