PROBLEMAS DE BALANCE DE MATERIA
Shirley LiñanTrabajo29 de Enero de 2021
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PROBLEMAS DE BALANCE DE MATERIA
- Se calienta 4500kg/h de leche de vaca desde 5°C hasta 60°C en un intercambiador de calor y utilizando para ello agua caliente a 90 °C y sale a 70 °C. ¿Cuánto calor se debe transmitir si el Cp de la leche es de 0? 916kcal/kg°C[a]?
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Balance de materia (Los fluidos no se mezclan):
L1 = L2
L3 = L4
Balance de energía (Balance entálpico):
L1 * H1 + L3 * H3 = L2 * H2 + L4 * H4 + 𝜑
El intercambiador es aislado, por lo tanto: 𝜑 = 0
L1 * H1 + L3 * H3 = L2 * H2 + L4 * H4
Reemplazando: L1 = L2, L3 = L4
L1 * H1 + L3 * H3 = L1 * H2 + L3 * H4
L3 * H3 - L3 * H4 = L1 * H2 – L1 * H1
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L3 (H3 - H4) = L1 (H2 – H1)
Agua Leche
(Calor que pierde el agua) -> L3 * 𝛥H = L1 * 𝛥H <- (Calor que gana la leche)
No hay cambio de estado, entonces es calor sensible.
L1 * Cp mLeche (T2 – T1) = L3 * Cp mAgua (T3 – T4)
Cp Agua = 1 kCal / kg * °C
L1 * Cp mLeche (T2 – T1) = CGL
4500 kg/h * 0.916 kCal / kg * °C (60°C – 5°C) = CGL
CGL = 226710 kCal / h de calor ganado por la leche
- Un líquido fermentado se bombea a razón de 2000kg/h a 30°C a través de un intercambiador de calor, en donde se calienta hasta 70°C. El agua para este proceso entra a 95°C y sale a 80°C. El Cp del líquido fermentado es de 0.966kcal/kg°K. Las corrientes de fermentación y de agua están separadas por una superficie metálica a través de la cual se transfiere calor y no hay mezcla física de una corriente con la otra. Indique el agua necesaria para el calentamiento.
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Balance de materia (Los fluidos no se mezclan):
L1 = L2
L3 = L4
Balance de energía (Balance entálpico):
L1 * H1 + L3 * H3 = L2 * H2 + L4 * H4 + 𝜑
El intercambiador es aislado, por lo tanto: 𝜑 = 0
L1 * H1 + L3 * H3 = L2 * H2 + L4 * H4
Reemplazando: L1 = L2, L3 = L4
L1 * H1 + L3 * H3 = L1 * H2 + L3 * H4
L3 * H3 - L3 * H4 = L1 * H2 – L1 * H1
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L1 (H2 – H1) = L3 (H3 - H4)
Fermentado Agua
(Calor que gana) -> L1 * 𝛥H = L3 * 𝛥H <- (Calor que pierde)
L1 * Cp fermentado (T2 – T1) = L3 * Cp Agua (T3 – T4)
2000 * 0.966 * (70°C – 30°C) = L3 * 1 * (95°C – 80°C)
L3 = 5152 kg / h de agua nesesaria
- En un intercambiador de calor se calienta una mezcla (4536 kg/h) de 4.4 °C a 54.4 °C, usando agua caliente. ¿Cuánto calor se necesita?
Capacidad calorífica de la mezcla es 3.85 kJ/kg. °C.
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Balance de materia (Los fluidos no se mezclan):
L1 = L2
L3 = L4
(En un intercambio son conductores separados)
Balance de energía (Balance entálpico):
L1 * H1 + L3 * H3 = L2 * H2 + L4 * H4 + 𝜑
El intercambiador es aislado, por lo tanto: 𝜑 = 0
L1 * H1 + L3 * H3 = L2 * H2 + L4 * H4
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