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Ejercicios para Balance de Materia y EnergiaDescripción completa
Ejercicios para Balance de Materia y Energia
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Incognita: La velocidad en la sección 2 Datos :=1.94
1 + 2 2 +3 3 0 ∫ d ̅= 1 3 3 =-1 1 -2 2 como en el flujo (1) es de entrada VC entonces es negativo y el flujo (2) es de salida del VC entonces es positivo, luego :
=-5 , el signo menos indica que es de entrada al VC Por lo tanto el Q 3=3 3
) -
Area de superficie libre 2m 2 4m/s
-
Area 1 y 2 = 1 m 2
-
Velocidad 1 = 3m/s
- seccion (2) taza de 4m 3/s; velocidad (2) =
ASUMIR: *Flujo incomprensible ρ=cte.
Aplicando la ecuación de conservación de masa: ∀ + ∫ ⃗ =0 ∫
∀ = () ∫
∫ ⃗
∫ ⃗
= -ρxQ1
∫ ⃗
⃗ +∫ ⃗ = ∫
=ρxvxA
Reemplazando datos en la ecuación de conservación de la masa
() = ρxQ1 - ρxvxA = ρ( Q1- vxA) =1.94 slug/ft3(3m3/s – 4 m3/s) () =68.51 slug/m3x(-1m3/s) = -68.51 slug/s. El valor negativo es por que la masa disminuye en el VC
Ejercicios de 1-Se requieren 1250 kg de una solución que contiene 12% en pes o de etanol en H2O para esto se cuenta con dos tanques, el primero contiene 5% de etanol; el segundo contiene 25% de etanol en H2O. ¿Cuánto se tendrá que utilizar de cada uno de estas soluciones? X5%=A (ETANOL)
2-Fluye H2O y aire a un humidificador el cual el H2O se evapora por completo. El aire entrante contiene 1% de H2O en forma de vapor, 20.8% de O2 y el resto es de N2, el porcentaje es molar, mientras que el aire humidificado contiene 10% en moles de H2O. ¿Calcular el flujo volumétrico en pie3/minuto de líquido requerido a fin de humidificar de 200lb-mol/minuto de aire entrante?
B.C.: 200(lb-mol/min) de aire entrante. B.M.total:200+ n1=n3
Resolviendo el sistema encontramos:
−
n1=20
y
Flujo volumétrico de agua(l) =
−
n3=220
.
=
.8 Flujo volumétrico de agua (l) = =577 6. 4) Una mezcla de pinturas contiene 45% de pigmentos y el resto d e H2O, se vende a 5,00 soles el kg., mientras que una mezcla que contiene 10% de pigmento se vende a 3.5 soles el kg. Si alguien produce una pintura cuya mezcla contiene 15% de pigmento, ¿Cuál debería ser el valor de venta? En soles por kg a fin de obtener un utilidad e 10%.
1) Se hace el balance general A+B=C……………………….. (1) 100+B=C……………………. (2)
2) Se hace el balance de pigmentos 0.45 (100) + 0.10B= 0.15C 45+ 0.10B= 0.15C………….. (3)
3) Se hace el balance de agua 0.55 (100) + 0.90 B= 0.85C
55+90B=0.85C………………………. (4)
4) Sustituimos C de la ecuación (2) en (4) 55+ 0.90B=0.85 (100+B)
5) Despejamos B 55+0.90B=85+0.85B B=600
6) Sustituimos B en la ecuación 1 y encontramos C 100+600 =C C=700
7) Elaboramos el balance de costos: (5soles/kg)(100kg)+ (3.5soles/kg) (600kg) =(x) (700kg) X=3.7142soles/kg
8) Ahora multiplicamos el precio del costo por el 10 % de ganancia. =3.7142soles/kg x 0.10=0.3714 soles/kg
9) Le sumamos el costo de la mezcla y obtendremos el precio de venta al público =3.7142soles/kg +0.3714soles/kg =4.0856soles/kg
EJERCICIOS En el sistema mostrado en la figura , calcular las corrientes de entrada y de salida F1=(80%)H2SO4
F2=(30%)H2SO4
F3=(60%)H2SO4 Sol. F1=flujo de masa 1 que entra al sistema F2= flujo de masa 2 que entra al sistema F3=flujo de masa que sale del sistema Balance total: F1+F2=F3
Asumiendo que el flujo total es 100 F1=X F2=100-X F3=100 Balance de H2SO4: 0.8(X) +0.3 (100-X)=0.6 (100) 0.5(X) + 30=60 0.5(X)=30 X=60 Remplazando sería: F1=60 F2=40 F3=100