Problemas De Masa

Problemario Humidificación
4.1 Una masa de hidrógeno con Cl4C tiene una temperatura de rocío tr = 15 °C y 760 mm Hg. 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 Cl4C.

Las tensiones de vapor del Cl4C en función de la temperatura son:

t,°C | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 40 |
p, mm Hg | 14 | 18 | 25 | 33 | 91 | 143 | 216 |

Para los calores específicos del vapor de Cl4C y del H2 pueden tomarse los valores: 0.13 y 0.35 Kcal/Kg °C.

Solución:

a)
Y=MvMgYm=MvMgpvP-pv=153.8233760-33
Y=3.495 Kg de Cl4CKg de H2
b)
V=1Mg+YMvRTP=12+3.495153.8(0.082)(288.15)1
V=13.00 m3Kg de H2
c)
c=(cp)g+(cp)vY=0.35+(0.13)(3.495)
c=0.80KcalKg °C
d)
Ym=33750-33=0.046 moles de Cl4Cmoles de N2

Y'm=0.0460.4=0.0184 moles de Cl4Cmoles de N2

Ym-Y'm=0.046-0.0184=0.0276 moles de Cl4Cmoles de N2

0.0184=pv*1520-pv*

pv*=1520∙0.01841.0184

pv*=27.46 mm Hg

Presión en mm Hg | Temperatura en °C |
25 | 10 |
27.46 | 11.16 (Valor interpolado) |
33 | 15 |

A esta tensión de vapor le corresponde una temperatura de 11.16°C, temperatura hasta la que hay que enfriar la mezcla, a la vez que se comprime a 2 atm.

4.2 Una masa de aire está saturada con éter dietílico a 20 °C y 745 mm Hg. Calcúlese:
a) La composición en volumen.
b) La humedad molar.
c) La humedad absoluta.
d) El volumen específico.
e) La humedad absoluta si la temperatura desciende hasta 0 °C.
f) La cantidad de éter condensado si se enfríanhasta 0 °C 1000 m3 de mezcla inicial.

Las tensiones de vapor del éter en función de la temperatura son:

t, °C | -10 | 0 | 10 | 20 | 30 |
p, mm Hg | 112.3 | 185.3 | 291.7 | 442.2 | 647.3 |

Solución:

a)
y=442.2745
y=0.594
b)
Ym=pvP-pv=442.2745-442.2
Ym=1.460 mol de étermol de aire
c)
Y=MvMgYm=74.12291.460
Y=3.731 Kg de éterKg de aire
d)V=1Mg+YMvRTP=129+3.73174.12(0.082)(293.15)0.9802
V=2.10 m3Kg de aire
e)
Y=MvMgpvP-pv=74.1229185.3745-185.3
Y=0.845 Kg de éterKg de aire
f)
V=1Mg+YMvRTP=129+0.84574.12(0.082)(273.15)0.9802
V=1.0484 m3Kg de aire
m=Y∙1V∙Vo=(0.845)11.0484(1000)
m=805.99 Kg de éter

4.3 300 m3 de CO2 saturados con agua se encuentran a 20 °C y 1 atm y se comprimen hasta 2.5 atm a la vez que se enfrían hasta 15 °C, con lo cual se condensa parte delagua que va separándose del sistema. A continuación se expansiona hasta 1.3 atm y se calienta hasta 20 °C. Calcúlese:
a) La humedad absoluta final.
b) La cantidad de agua condensada.
c) La humedad relativa final.
d) El volumen de la mezcla medido en las condiciones finales.

Solución:

a)
Y=MvMgYm=MvMgpvP-pv=184412.781081900-12.78108
Y=0.0028 Kg de aguaKg de CO2
b)V=1Mg+YMvRTP=144+0.002818(0.082)(288.15)2.5
V=0.2162 m3Kg de CO2
m=Y∙1V∙Vo=(0.0028)10.2162(300)
m=3.70 Kg de agua
c)
pv=PYMgMv11+YMgMv=(988)(0.0028)(44)1811+(0.0028)(44)18=6.7163 mm Hg
φp=YY*=pvpv*P-pv*P-pv=6.716317.52838988-17.52838988-6.7163
φp=38.1%
d)
Y=MvMgYm=MvMgpvP-pv=184417.52838988-17.52838
Y=0.00738 Kg de aguaKg de CO2

V=1Mg+YMvRTP=144+0.0073818(0.082)(293.15)1.3
V=0.4231 m3Kg de CO2V=1Y∙1V∙1m=1(0.00738)10.423113.7
V=226 m3

4.4 100 m3 de una mezcla de CO2 y vapor de agua medidos a 50 °C y 750 mm Hg 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 latemperatura.

Solución:

a)
pv=y∙P=0.06750=45 mm Hg

Y=MvMgYm=MvMgpvP-pv=184445750-45

Y=0.0261 Kg de aguaKg de CO2
b)
φ=pvpv*=4592.51

φ=48.6%

c)
φp=YY*=pvpv*P-pv*P-pv=4592.51750-92.91750-45

φp=45.3%
d)
V=1Mg+YMvRTP=144+0.026118(0.082)(323.15)0.9868

V=0.650 m3Kg de CO2

e) En las tablas de vapor de agua, buscando a la presión de vapor del agua de 45 mm Hg e...