ejercicio de java












Tema 2: Balances de materia
con reacción química y
estado estacionario.
Una sola unidad.



























1.- Un carbón que contiene 81% de carbono total y 6% dehidrógeno se quema con aire. Calcular:
a) Si el aire está en un 30% en exceso sobre el teórico, los kg de aire
suministrados por kg de carbón quemado.
b) La composición en peso de los gases que salen del horno admitiendo
combustión total para el carbono y del 90% para el hidrógeno.

POR BALANCES DE COMPONENTES.
A)
Dibujamos el diagrama de flujo:














Reacciónquímica que se produce:

(3/2)*O2 + C + H2 → CO2 + H2O ; o bien: C + O2 → CO2 Ɛ1
H2 + (1/2)*O2 → H2O Ɛ2


Grado de avance(Ɛ1):

Ɛ1 = CR/12 = O2R/32 = CO2G/44 ; tomamos Ɛ1 = CR/12

Grado de avance(Ɛ2):

Ɛ2 = H2R//2 = O2R/16 = H2OG/18 ; tomamos Ɛ2 = H2R//2

Balances decomponentes:

1. Balance de O2 : 0.21*A - E = (B*0.81)/12 + 0.03*B*0.9
2. Balance de CO2 : C = 0.81*B/12
3. Balance de H2O : D = 0.03*B*0.9
4. Balance de N2 : 0.79*A = F




Calculamos la cantidad real de aire que entra:

O2 teórico: 0.81*B/12 + 0.015*B
Aire teórico: ( 0.81*B/12 + 0.015*B)*100/21
Aire real que entra: 1.3*( 0.81*B/12 + 0.015*B)*100/21 = A

Como los que nos pide son kgde aire suministrado por cada kg de carbón quemado, se calcularía de la siguiente forma:

1º calculamos el valor de B y A de la siguiente manera:

1.3*( 0.81*B/12 + 0.015*B)*100/21 = A

Si usamos B como base de cálculo, y le damos por ejemplo el valor de 100 g/h, el valor de A que obtendríamos sería:

1.3*( 0.81*B/12 + 0.015*B)*100/21 = A
1.3*( 0.81*100/12 + 0.015*100)*100/21 = A =51.07 mol/h

2º calculamos los gramos de aire:

A*0.21*32 + A*0.79*28 = 51.07*0.21*32 + 51.07*0.79*28 = 1472.86 g/h

3º calculamos lo que nos pide:

A/0.81*B = 1472.86/81 = 18.18

B)Dibujamos el diagrama de flujo:














Reacción química que se produce:

(3/2)*O2 + C + H2 → CO2 + H2O ; o bien: C + O2 → CO2 Ɛ1H2 + (1/2)*O2 → H2O Ɛ2

Grado de avance(Ɛ1):

Ɛ1 = CR/1 = O2R/1 = CO2G/1 ; tomamos Ɛ1 = CR/1


Grado de avance(Ɛ2):

Ɛ2 = H2R//1 = 2*O2R/1 = H2OG/1 ; tomamos Ɛ2 = H2R//1


Balances de componentes:

1. Balance de O2 : 0.21*A - E = (B*0.81) + 0.03*B*0.9
2. Balance de CO2 : C = 0.81*B
3. Balance de H2O : D = 0.03*B*0.9
4. Balancede N2 : 0.79*A = F

Calculamos la cantidad real de aire que entra:

O2 teórico: 0.81*B + 0.03*B
Aire teórico: ( 0.81*B + 0.03*B)*100/21
Aire real que entra: 1.3*( 0.81*B + 0.03*B)*100/21 = A → ecuación 5

Relacionamos el Hidrógeno que sobra con el Hidrógeno que entra y con las cenizas:

G = 0.06*0.1*B + 0.13*B → ecuación 6

USANDO EL ALGORITMO DE Lee – Christensen y RuddA
B
C
D
E
F
G
Ecuación 1
x
x


x


Ecuación 2

x
x




Ecuación 3

x

x



Ecuación 4
x




x

Ecuación 5
x
x





Ecuación 6

x




x


El algoritmo nos dice que para obtenerG se usaría la ecuación 6, que para obtener F se usaría la ecuación 4, que para obtener E se usaría la ecuación 1, que para obtener D se usaría la ecuación 3, para obtener C se usaría la ecuación 2 y para obtener A se usaría la ecuación 5, fijando B como base de cálculo y dándole un valor como por ejemplo de 100 mol/h.

Si resolvemos la ecuación 5 obtendremos el valor de A:

1.3*( 0.81*B +...