Problema rectificación de evaporador con EPE

Solución.

Balance de materia

F=L+V

22,026.43 = L + V

Balance de solidos

FXF = LXL

22,026.43 (.10) = L(O.40)

L =5,506.6075 lb/h de líquido

Sustituyendo en la ecuación del balance y resolviendo,

V = 16,519.8225 lb/h de vapor  

El λs = 1174.1 – 249.18 = 924.92 btu/lb se saca de las tablas a una P de 49.966 lb/plg2 y se tomará la de 49.18 lb/plg2   que corresponde a una temperatura Ts=280°F pues es muy cercana.

[pic 1]

[pic 2]

Y la HV= 1121.9 Btu/lb fue sacado de las tablas a presión de 2.9 lb/plg2 y se tomará la de 2.892 lb/plg2 con una temperatura de 140ºF que es la temperatura de V y L

[pic 3]

Sustituyendo en la ecuación de balance de energía todos los datos obtenemos

22,026.43 (1) (140 - 32) + S (924.92) = 5,506.6075 (1)(140-32) + 16,519.8225 (1121.9)

2, 378,854.44  + S (924.92) = 594,713.61+18, 533,588.86

2, 378,854.44  + S (924.92) = 19, 128,302.47

S (924.92) = 19, 128,302.47-2, 378,854.44  

S (924.92) = 16, 749,448.03

S = 18,109.07788 lb de vapor de agua

Calculo para calor q= Sλ2

q = 18,109.07788 (924.92) = 16, 749,448.3 Btu/hr

Sustituyendo en la ecuación q = UA AT, donde AT = Ts - Ti,

q = UA (Ts – Ti)

16, 749,448.3 Btu/hr= (348.187445 Btu/ft2h°F) (A) (280 - 140)

Despejando, A = 343.60 ft2.        

Calculo para la economía V/S

16,519.8225/18,109.07788=0.9122

Se resolverá con EPE y considerando el calor de disolución

Solución.

Balance de materia

F=L+V

22,026.43 = L + V

Balance de solidos

FXF = LXL

22,026.43 (.10) = L(O.40)

L =5,506.6075 lb/h de líquido

Sustituyendo en la ecuación del balance y resolviendo,

V = 16,519.8225 lb/h de vapor  

Se realiza el balance de energía

FhF + Sλs = LhL + VHV

Al considerar el calor de disolución y la EPE se debe sacar primero la Temperatura en el interior del evaporador con las Líneas de Duhring

[pic 4]

• Aproximadamente a 2.9 lb/in2 tiene una temperatura de 140 °F el aumento a la temperatura de ebullición a 192ºF una EPE = 192-140°F=52°F

[pic 5]

• Para hL= 172 Btu/lb  línea roja que está a una temperatura de 192ºF y a una concentración de 40%
• Para hF= 98 Btu/lb  línea café. A una temperatura de 140ºF y y una concentración de 10%

El λs = 1174.1 – 249.18 = 924.92 btu/lb se saca de las tablas a una P de 49.966 lb/plg2 y se tomará la de 49.18  lb/plg2que corresponde a una temperatura Ts=280°F pues es muy cercana.

[pic 6]

[pic 7]

HV*=HV+EPECpV  = 1121.9 Btu/lb+ (192-140°F) (0.45Btu/lb°F) = 1145.3 Btu/lb.

[pic 8]

Sustituyendo en la ecuación de balance de energía

22,026.43 (98) + S (924.92) = 5,506.6075 (172) + 16,519.8225 (1145.3)

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