Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez

Dr. Arnulfo Rosales-Quintero.

X1 Y1

0 0

0.1 0.19

0.2 0.37

0.3 0.5

0.4 0.62

0.5 0.71

0.6 0.78

0.7 0.84

0.8 0.9

0.9 0.96

1 1

Tabla 1. Datos de equilibrio del sistema benceno tolueno

Figura 1. Ciclo de refrigeración simple

1. Correlaciones de Guthrie para intercambiadores de calor. Se desea diseñar un ciclo de refrigeración usando el

refrigerante HFC-410a para enfriar un flujo de agua de 110°F a 33°F (Cp 1 BTU / lb ºF). El flujo de refrigerante es 5000

lb/h. El compresor opera isoentrópicamente.

En el punto 1 la temperatura es de 40°F y la presión de 10 psia,

en el punto 2 la presión es de 200 psia. En el punto 3 es liquido

saturado, en el punto 4 es la presión es de 10 psia.

a) Calcule la temperatura en el punto 4.

b) Calcule la cantidad de calor liberado en el condensador

(Qc).

c) Calcule el trabajo ejercido en el compresor (W en hp1), y

el costo de instalación con las correlaciones de Guthrie par

un compresor reciprocante (M&S = 1800).

d) Calcule el área de intercambio de calor en el rehervidor si

el coeficiente global de transferencia de calor es 20

Btu/(h)(ft2)(°F). Calcule el costo de instalación con las

correlaciones de Guthrie para acero inoxidable en tubos y

coraza (M&S = 1800).

2.- Correlaciones de Guthrie para columnas.

Se desea destilar una mezcla líquida de benceno(1)-tolueno(2) en

una torre fraccionadora a 14.7 psia de presión. La alimentación de

150 lb mol/h es líquida a su punto de ebullición (q=1) y contiene 65

% mol de benceno y 35% mol de tolueno. Se desea obtener un

destilado que contenga 95% mol de benceno y un residuo que

contenga 1% mol de benceno. La relación de reflujo es 1.1 (RD).

(a) Calcule el número de etapas teóricas, con el método de

McCabe-Thiele.

b) Calcule la altura en pies de la columna si el espaciamiento entre

etapas es de 18 plg, y Calcule el costo de la columna, y los platos

con las correlaciones de Guthrie asumiendo como material acero

inoxidable y platos de capucha (M&S = 1800).

La ecuación de la línea de rectificación es:

3.- Correlaciones de Guthrie.

En un reactor tubular ocurre una reacción de primer orden (A--->B) -rA= k CA. El flujo de alimentación (FA0) es de 700

lbmol/h. La concentración de alimentación de A es de 4 lbmol/pie3, k=0.05 hr

-1. ¿Cuál es el volumen del reactor para una

conversión del 97%?, ¿Cual es la longitud para un radio de 3.5 pies?

1 1 Btu = 0.0003929 hp-hora

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Dr. Arnulfo Rosales-Quintero.

4.- Correlaciones de Guthrie para compresores e intercambiadores de calor. Debido al sobrecalentamiento en

compresores es deseable tener interenfriadoes para reducir la carga térmica, como se muestra en la figura

Para el refrigerante 410a, En el punto 1 la presión es vapor saturado a 10 psia, en el punto 2 la presión es de 50 psia y se enfria

hasta vapor saturado, en el punto 4 la presión es 90 psia, en el punto 5 se enfría hasta vapor saturado, en el punto 6 la presión

es de 140 psia y se enfria nuevamente hasta vapor saturado.

a) Determine las temperaturas y entalpias en cada punto.

b) Calcule los flujos de agua en los puntos A y B para una temperatura de entrada de TA=40°F y una temperatura de

salida TB=120°F, Cp 1 BTU / lb ºF.

c) Calcule el área de intercambio de calor para un flujo de refrigerante de 3000 lb/h, U=15 Btu/(h)(ft2)(°F).

e) Calcule el costo de los compresores y de los intercambiadores de calor con las correlaciones de Guthrie, acero al

carbón en tubos y coraza (M&S = 1800).