7/29/2019 Problema Geankoplis

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Solucin en HYSYS:

Los componentes son: una sal (escogemos NaOH) y aguaEl paquete termodinmico: escogemos Van Laar.

Presionamos Add e ingresamos los componentes; luego cerramos la ventana y nos vamos a la etiqueta

Fluid Pkgs en la parte inferior.

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Presionamos el botn Add para ingresar a la ventana de ecuaciones y escogemos el modelo Van Laar.

Se abrir otra ventana la cual nos pide con que ecuacin quiere modelar la fase vapor; ya que la faselquida la hemos definido con Van Laar; asi que la dejamos por defecto que se considera la fase gas ideal.

Si tuviramos una mezcla altamente polar la fase vapor se considerar no ideal por lo tanto se tendr que

escoger un modelo acorde con el tipo de mezcla y condiciones de estado. As que cerramos la ventana

COM Thermo Setup y la de Fluid Package. Hasta este momento queda definido los componentes y

la parte termodinmica.

Regresando nuevamente a la ventana Simulation Basis Manager observamos el nmero de

componentes asi como el modelo termodinmico definidos, presionamos Enter SimulationEnvironment y se abre el PFD. Luego seleccionamos un flujo de materia de la paleta de objetos.

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Luego definimos este flujo de materia con os datos del problema:F= 9072 kg/h

Tf=37.8 C

Xf=0.01

Ingresamos la composicin en el campo Composition. Para cambiar de fraccin molar a fraccin enmasa presionamos el botn Basis y escogemos Mass Fractions.

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Luego cerramos la ventanita y procedemos a colocar las composiciones no se olviden que la suma tieneque dar la unidad como se indica en la parte inferior, si no da la unidad pueden normalizar para que en

bases a las composiciones ingresadas le busque nuevas composiciones a las sustancias pero guardando la

misma relacin que indicaban sus composiciones iniciales. Terminamos presionando el botn OK.

Como ven ya tenemos definido el flujo. Podemos regresar a el campo Conditions para cambiar de

nombre al flujo si se de sea; yo lo llamar Alimentacin.

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Cerramos esta ventana e ingresamos un separador flash

Le damos doble click en el separador e ingresamos las variables as come el flujo definido anteriormente.Cerramos la ventana.

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Como puede observarse le tenemos que agregar energa (Q) al separador para poder evaporar el agua;pero quin d esta energa?. La energa la da el flujo de vapor vivo, asi que tendremos que ingresar otro

equipo ms; en este caso necesitaremos de un enfriador. El enfriador le quitar energa al flujo de vapor

vivo y se lo dar al separador.Una vez seleccionado el enfriador y llevado al PFD le damos doble click y llenamos las casillas con las

varibles correspondientes:

Inlet : vapor vivo entrada

Oulet : vapor vivo salidaEnergy: seleccionamos Q (variable definida en el separador) abriendo el combo.

Definimos el flujo de vapor vivo:

Vapor vivo entrada: A 143.3 kPa como vapor saturado, es decir fraccin de vapor = 1

Vapor vivo salida: A 143.3 kPa como lquido saturado, es decir fraccin de vapor = 0Esto me dice que el calor que se utiliza es el de cambio de fase (calor latente)

No se olvide de ingresar la composicin en el flujo vapor vivo entrada o vapor vivo salida, solo

tenemos agua; por lo tanto para agua 1 y para NaOH 0.

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Como ven el flujo de vapor es una de las variables a calcular junto con el rea de transferencia de calor.Cerramos las ventanas y nos vamos a especificar la composicin de NaOH a la salida, es decir en el flujo

Liquido. Ingresamos al campo Composition cambiamos de composicin molar a composicin en

masa e ingresamos 0.015 para NaOH y 0.985 para el agua. Una vez ingresado estos datos tenemos la

simulacin completa

Hasta este momento se ha determinado el flujo de vapor que es de 4052 kg/h.

Ahora solo queda determinar el rea de transferencia, para ello recurrimos a la ecuacin siguiente:

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Ts : temperatura del vapor vivo.

T1 : temperatura del evaporador a la que sale el flujo lquido o el vapor.

U : coeficiente global de transferencia.A : rea de transferencia de calor.

Q : Calor transferido por el vapor vivo, a la vez ganado por el evaporador.

Conocemos: Q, U, Ts y T1; por lo tanto calcularemos A.

Para ello utilizaremos una herramienta de HYSYS: Spreadsheet de la paleta de objetos.

Ingresamos a esta herramienta dando doble click sobre ella. Podemos cambiar el nombre a AREA.

Procedemos a importar las variables que necesitamos con el botn Add Import.Primero necesitamos el flujo de energa (Q). En el campo Object seleccionamos Q y en el campo

Variable seleccionamos Heat Flow y presionamos OK.

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Para la temperatura del flujo Lquido importamos de la misma forma.Seleccionamos del campo Object seleccionamos el flujo Lquido en el campo Variableseleccionamos Temperatura y presionamos el el botn OK.

Para la temperatura del flujo de vapor vivo lo importamos de igual manera.

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Seleccionamos del campo Object el flujo vapor vivo entrada y del campo Variable la variable

Temperatura y presionamos OK.

Hasta ahora ya tenemos importados las variables necesarias para el clculo.

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Luego nos vamos a la etiqueta Spreadsheet para realizar los clculos.

Ahora ingresamos en cualquier casilla el valor de U (coeficiente global de transferencias de calor) 1704

W/m2.K (6134 kJ/h.m2.C) y en otra casilla escribimos la ecuacin como si estuviramos en Microsoft

Excel, solo que en esta hoja de calculo se escribe la casilla en lugar de seleccionarla. As obtenemos152.8m2.

La diferencia de los clculos realizados en HYSYS difieren de los realizados en el libro ya que para elloutilizamos el modelo termodinmico Van Laar, mucho ms exacto.

GRACIAS