Read BALANCES DE MATERIA Y ENERGIA text version

18. BALANCES DE MATERIA Y ENERGIA 1. OBJETIVOS 1.1. Calcular el flujo molar de una corriente de proceso enfriada en dos intercambiadores en serie 1.2. Calcular la temperatura de la corriente entre los dos intercambiadores 1.3. Verificar los resultados anteriores con los obtenidos con la operación BALANCE de HYSYS 2. INTRODUCCION Operación Balance La operación Balance es una facilidad de propósito general para desarrollar balances de materia y calor. Solamente requiere los nombres de las corrientes que entran y salen a una operación. Para el Balance General pueden especificarse, también, las relaciones entre los componentes. La operación Balance puede usarse en paralelo con otras unidades para desarrollar balances de materia y energía globales debido a que HYSYS permite que corrientes entren y salgan a mas de una operación. La operación Balance resolverá tanto en direcciones hacia delante como hacia atrás 3. CASO DE ESTUDIO ENFRIADORES EN SERIE Una corriente "Alimento" que contiene hidrocarburos saturados, nitrógeno y dióxido de carbono a 60 °F y 600 psia y de flujo desconocido se quiere enfriar hasta -60 °F mediante dos enfriadores en serie, E-100 y E-101. Las cargas calóricas y las caídas de presión en cada uno de los intercambiadores de calor son 1.2x106 Btu/h y 5 psi en el E-100 y 5x106 Btu/h y 5 psi en el E-101. Se requiere determinar el flujo molar a traves de los enfriadores y la temperatura de la corriente "EntradaE-101". La carga calórica en el intercambiador E-100 cumple la ecuación

Q100 = FAlimento *Cp, Alimento(TAlimento -TEntradaE101) -

La carga calórica en el intercambiador E-101 cumple con la ecuación

(18.1)

Q101 = FEntradaE-101 * C p , A lim ento (TEntradaE-101 - TPr oducto )

(18.2)

El flujo molar a través de los enfriadores es constante y desconocido, y el calor específico se puede asumir que también es constante pero es calculado por HYSYS, mediante la ecuación utilizada en el paquete fluido. Por lo tanto, se tiene un par de ecuaciones con dos incógnitas, a saber, el flujo y la temperatura de la corriente "EntradaE-101". HYSYS resuelve este tipo de problema con la opción "Mole and Heat Balance" Abra un nuevo caso, seleccione a los componentes nitrógeno, anhídrido carbónico, metano, etano, propano, i-butano, n-butano, i-pentano, n-pentano, n-hexano, n-heptano y n-octano y a la Ecuación de Peng Robinson como el paquete de propiedades. CORRIENTE DE ALIMENTACIÓN: Instale una corriente de nombre "Alimento" con las siguientes especificaciones Pestaña Worksheet Temperatura Presión Pestaña Worksheet Nitrógeno Metano Etano Propano i-Butano n-Butano 0.0149 0.9122 0.0496 0.0148 0.0026 0.0020 Página Conditions 60°F 600 psi Página Composition (Fracción Mol) CO2 i-Pentano n-Pentano n-Hexano n-Heptano n-Octano 0.0020 0.0010 0.0006 0.0001 0.0001 0.0001

ENFRIADOR E-100: Instale un enfriador de nombre E-100 e introduzca las siguientes especificaciones en la ventana de propiedades. Pestaña Design Inlet Outlet Energy Pestaña Design Caída de presión Carga Calórica Página Conections Alimento EntradaE-101 QE-100 Página Parameters 5 psi 1.2e+06 Btu/hr

106

ENFRIADOR E-101 Instale un enfriador de nombre E-101 e introduzca las siguientes especificaciones en su ventana de propiedades Pestaña Design Inlet Outlet Energy Pestaña Design Caída de presión Carga calórica CORRIENTE ENFRIADA En la ventana de propiedades de la corriente "Producto" introduzca el valor de -60 °F para su temperatura en la pestaña "Worksheet" de su página "Conditions". Se observa que hay insuficiente información para completar los balances de materia y energía. El balance de calor puede completarse, solamente, si se conoce el flujo a través de las corrientes. Sin embargo, esto puede calcularse mediante un balance de materia y calor a través de todo el diagrama de flujo incluyendo las corrientes "Alimento", "Producto", QE-100 y QE-101. OPERACIÓN MOLE AND HEAT BALANCE Instale una operación "Balance "y complete las conexiones y parámetros como se muestra en las Figura 1 Página Conections EntradaE-101 Producto QE-101 Página Parameters 5 psi 2.5e+06 Btu/hr

Figura 1. Conexiones al botón de Balance de moles y calor

107

Haga clic en la pestaña "Parameters" y en la sección Tipo de Balance o "Balance Type" seleccione la opción "Mole and Heat" como se observa en la Figura 2. HYSYS inmediatamente ejecutará un balance global de materia y calor. Los resultados obtenidos son los siguientes

Figura 2. Selección del tipo de balance

Observe que la mayoría de las operaciones unitarias en HYSYS desarrollan el equivalente de un balance de materia y calor, además de sus otros cálculos mas especializados. Si este ejemplo se resolviera sin el Balance de mol y calor, habría la necesidad de especificar el flujo. Cuando se instaló el Balance de mol y calor, se utilizó un grado de libertad y se calcularon los flujos de las corrientes. Verifique estos cálculos El diagrama de flujo final de los dos enfriadores en serie incluido el botón BAL-1 se muestra en la Figura 3.

Figura 3. Balance de mol y calor en dos enfriadores en serie

108

Information

BALANCES DE MATERIA Y ENERGIA

4 pages

Find more like this

Report File (DMCA)

Our content is added by our users. We aim to remove reported files within 1 working day. Please use this link to notify us:

Report this file as copyright or inappropriate

959411