5to modulo
Balance de masa
problemas
Calcule: masa de cada componente en cada corriente, composicion del
gas de chimenea
CO2
CH4: 0.5 kg/hr
H2O
O2
N2
O2 21%
Aire: 30 % en
exeso
N2 79%
CO2
CH4: 0.5 kg/hr
H2O
quemador
O2
N2
O2 21%
Aire: 30 % en
exeso
N2 79%
1.- establecer la reacción:
CH4
+ 2 O2
CO2 + 2H2O
El N2 del aire NO REACCIONA
CO2
CH4: 0.5 kg/hr
H2O
O2
quemador
N2
O2 21%
Aire: 30 % en
exeso
N2 79%
CH4
+ 2 O2
CO2 + 2H2O
2do.- calcular la masa de aire: para eso, es necesario calcular la masa
de oxigeno ESTEQUIOMETRICA:
1 kg mol CH4
0. 5 kg CH4 *
16 kg CH4
2 kg mol O2
*
1 kg mol CH4
32 kg O2
*
1 kg mol O2
= 2 kg de O2
2 kg de O2 es la cantidad ESTEQUIOMETRICA
para quemar 0.5 kg de CH4
CO2
CH4: 0.5 kg/hr
H2O
O2
quemador
N2
O2 21% 2.6 kg
Aire: 30 % en
exeso
N2 79%
2do.- calcular la masa de aire: con el porcentaje en exeso, hay
que calcular el O2 real
O2 estequiometrico + O2 en exeso = O2 real entrando
2 kg de O2 estequiometrico + 2 (0.3) kg de O2 de exeso
= 2.6 kg de O2 real entrando
CO2
CH4: 0.5 kg/hr
H2O
quemador
O2
N2
O2 21% 2.6 kg
Aire: 30 % en
exeso
N2 79% 8.56 kg
11.16 kg
2do.- calcular la masa de aire: con el O2 real, hay que calcular el N2 real
2.6 kg O2
1 kg mol O2
*
32 kg O2
79 kg mol N2
*
21 kg mol O2
28 kg N2
*
1 kg mol N2
= 8.56 kg de N2
CH4: 0.5 kg/hr
CO2
1.38 kg
H2O
1.13 kg
O2
quemador
N2
O2 21% 2.6 kg
Aire: 30 % en
exeso
N2 79% 8.56 kg
11.16 kg
CH4
+ 2O2
CO2 + 2H2O
3ro.- calcular la masa de los gases de chimenea: con el CH4 y la reaccion, calcular el
CO2 y el H2O
1 kg mol CH4
0. 5 kg CH4 *
16 kg CH4
1 kg mol CO2
*
1 kg mol CH4
0. 5 kg CH4 *
16 kg CH4
1 kg mol CH4
44 kg CO2
*
2 kg mol H2O
*
1 kg mol CH4
1 kg mol CO2
18 kg H2O
*
= 1.38 kg de CO2
1 kg mol H2O
= 1.13 kg de H2O
CH4: 0.5 kg/hr
quemador
11.66 kg
O2 21% 2.6 kg
Aire: 30 % en
exeso
CO2
1.38 kg
H2O
1.13 kg
O2
0.6 kg
N2
8.56 kg
11.67 kg
N2 79% 8.56 kg
11.16 kg
3ro.- Calcular la masa de los gases de chimenea: O2 y N2
O2 entrando - O2 que reacciona = O2 saliendo
N2 entrando = N2 saliendo
2.6 kg de O2 entrando - 2 kg de O2 que reacciona
8.6 kg de N2 entrando
= 8.56 kg de N2 saliendo
= 0.6 kg de O2 saliendo
CO2 1.38 kg 0.031 kg mol 7.4%
CH4: 0.5 kg/hr
11.66 kg
quemador
H2O 1.13 kg 0.063 kg mol 15%
O2 0.6 kg
O2 21% 2.6 kg
Aire: 30 % en
exeso
N2
8.56 kg 0.305 kg mol 73.3%
11.67 kg 0.416 kg mol 100 %
N2 79% 8.56 kg
11.16 kg
1 kg mol CO2
1.38 kg CO2 *
= 0.031 kg mol de CO2 saliendo
44 kg CO2
1 kg mol H2O
= 0.0627 kg mol de H2O saliendo
1.13 kg H2O *
18 kg H2O
1 kg mol O2
0.6 kg O2
= 0.018 kg mol de O2 saliendo
*
32 kg O2
1 kg mol N2
8.56 kg N2
0.018 kg mol 4.3%
= 0.305 kg mol de N2 saliendo
*
28 kg N2
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