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LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS
FACULTAD DE CS. QUÍMICAS Y FARMACÉUTICAS
UNIVERSIDAD DE CHILE
GUIA DE EJERCICIOS DE OPERACIONES UNITARIAS II
HUMIDIFICACION Y ACONDICIONAMIENTO DE AIRE
1.-
Una masa de hidrógeno con CCl4 tiene una temperatura de rocío tr=15°C, a 30°C y 760
mmHg. Calcúlese : a) la humedad absoluta, b) el volumen específico, c) el calor
específico, d) la temperatura hasta la que ha de enfriarse a la vez que se comprime hasta 2
atm, para separar el 60% del CCl4. Las tensiones de vapor de CCl4 en función de la
temperatura son:
Temp. °C
0
5
10
15
20
30
40
P° mmHg CCl4
14
18
25
33
91
143
216
a) 3,495 KgCCl4/KgH2 b) 12,99 m3/KgH2 seco
c) 0,804 Kcal/KgH2°C d) t=11,3°C
R:
2.-
Una masa de aire está saturada con éter dietílico a 20°C y 745 mmHg.
Calcúlese:
a)
La composición en volumen o fracción molar
b)
La humedad molar
c)
La humedad absoluta
d)
El volumen específico
e)
La humedad absoluta si la temperatura desciende a 0°C
f)
La cantidad de éter condensado si se enfría hasta 0°C 1000 m3 de mezcla inicial.
Las tensiones de vapor del éter en función de la temperatura son:
R:
3.-
R:
Temp. °C
-10
0
10
20
30
P° mmHg éter
112,3
185,3
291,7
442,2
607,0
a) 0,594 b) 1,46 c) 3,726 Kgéter/Kgaire seco d) 2,08 m3mezcla/Kga.s.
e) 0,845 Kgéter/Kga.s. f) 1385,1 Kgéter
Una mezcla acetona-nitrógeno a 800 mmHg y 30°C tiene una saturación relativa del 80%.
Calcúlese a) la humedad molar, b) la humedad absoluta, c) la humedad relativa
porcentual, d) el volumen específico, e) la masa de acetona contenidad en 1 m3 de mezcla.
Temp. °C
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
P° mmHgacet
67
86
111
140
175
225
283
320
405
495
P.M.acetona= 58 Kg/Kmol
a) 0,395 molesacetona /molesN2 b) 0,818 Kgacetona/KgN2 c) 72,1%
d) 1,176 m3mezcla/KgN2 e) 0,696 Kgacetona/m3mezcla
4.-
100 m3 de una mezcla de CO2 y vapor de agua medidos a 50°C y 750 mmHg, tienen una
composición del 6% en volumen de vapor de agua. Calcúlese:
a) la humedad absoluta, b) la humedad relativa, c) la humedad relativa porcentual, d) el
volumen específico, e) la temperatura de rocío, f) la presión a la que se alcanza la
saturación, permaneciendo constante la temperatura y la humedad absoluta.
R:
5.-
a) 0,0261 Kgagua/KgCO2
d) 0,649 m3mezcla/KgCO2
b) 48,64%
e) 36,2°C
c) 45,31%
f) 1542,5 mmHg
Para separar la acetona contenida en el residuo salino de un proceso de extracción, se hace
pasar una corriente de aire sobre el material húmedo sometiendo después la mezcla de aire
vapor de acetona a una compresión de 3 atm y enfriándola hasta 5°C. Una parte de la
acetona se separa por condensación, en cantidad de 100Kg/hr. El aire residual,
previamente descomprimido y recalentado, entra de nuevo al secadero y recircula
continuamen-te. Las condiciones del aire a la entrada y salida del secadero son: entrada
760 mmHg a 70°C; salida 755 mmHg a 40°C con saturación relativa del 80%. Cacúlese el
caudal de aire de recirculación, medido en las condiciones de entrada. Las tensiones de
vapor de la acetona se dan en el problema anterior.
R : 70,74 m3/h
6.-
Determínese la temperatura húmeda y la temperatura de saturación adiabática de una
mezcla benceno-aire a 30°C que tiene una humedad absoluta de 0,200 Kgbenceno/Kga.s..
Considérese la mezcla a la presión atmosférica.
Temp.° C
5
10
20
30
40
50
P° benceno mmHg
34,9
45,6
75,3
119,4
183,2
271,6
hc/ky = 0,400
Cpaire = 0,24 Kcal/Kg °C
Resuélvase por tanteo
R : tw = 16,5°C
7.-
tSA = 16,4°C
Una masa de aire a 40°C tiene una temperatura húmeda de 25°C. Empleando el diagrama
psicrométrico, determínese:
a) la humedad absoluta
b) la humedad relativa
c) la temperatura de rocío
d) la humedad de saturación por enfriamiento adiabático
e) la humedad de saturación a la temperatura que se encuentra
f) el calor específico
g) el volumen específico.
R : a) 0,014 KgH2O/Kga.s.
e) 0,488 KgH2O/Kga.s.
8.-
Cpbenceno = 0,42 Kcal/Kg °C
b) 30% c) 19°C d) 0,021 KgH2O/Kga.s.
f) 0,248 Kcal/Kg °C g) 0,905 m3mezcla/Kga.s.
Construir el diagrama psicrométrico para la mezcla etanol-aire a 720 mmHg.
Datos :
hc/ky = 0,345 MA = 46
MB = 29
CpA=0,39 Kcal/Kg °C
CpB=0,24 Kcal/Kg °C
Temp. °C
0
10
20
30
40
50
P° mmHg A
12,2
23,6
43,9
78,8
135,3
222,2
λA Kcal/Kg
221
218
215
212
210
207
9.-
El secado de un producto debe efectuarse con un aire húmedo de las siguientes
condiciones: t bs =55°C y ρ=10%. Para esto se dispone de un aire de t bs=10°C y ρ=70%,
el cual se calienta mediante serpentines hasta 40°C luego de lo cual se enfría
adiabáticamente hasta un punto tal que nuevamente se calienta en otra batería de
serpentines. Determine usando diagrama psicrométrico a P=760 mmHg.
a)
La humedad relativa a la que sale del enfriador adiabatico
b)
La cantidad de agua evaporada en el enfriador
c)
La cantidad total de calor suministrado por cada 50 m3 de aire húmedo que entran
inicialmente.
R:
10.-
a) 37% b) 0,247 Kg c) 829 Kcal
Un sistema de acondicionamiento de aire ha de mantener una nave de 1000 m3 a 22°C y
humedad relativa del 62% renovando completamente el aire a razón de 2 veces por hora.
El sistema consiste de: un precalentador, una torre de humidificación adiabática, de la que
el aire sale prácticamente saturado, y un recalentador final. Si el aire de que se dispone
está a 8°C con humedad relativa del 95%, determínese para una presión total de 750
mmHg :
a) Cantidad de agua suministrada al aire por hora
b) Caudal de entrada en la torre
c) Cantidad de calor suministrado por hora
R:
a) 9,31 Kg/h b) 1.990,7 m3/h
c) 12.752 Kcal/h