Op1 rachfordrice exercícios

Páginas: 5 (1175 palavras) Publicado: 20 de novembro de 2011
Aula 5a: Cálculos de Flash Isotérmico
Na última aula nós: • Descrevemos balanços de energia e entropia em sistemas de fluxo • Descrevemos disponibilidade e trabalho perdido • Derivamos a Regra das Fases de Gibbs para sistemas de fluxo • Descrevemos as especificações do sistema •Mostramos como são usados os diagramas de DePriester para tabular dados de K-valor para sistemas de hidrocarbonetosNesta aula nós vamos: • Resolução de exercícios

Exercício
Relembrando:

Balão Flash Alimentação Líquida Saída de Vapor

F, zi, TF, PF, hF Q

V, yi, TV, PV, hv
Saída de Líquido

L, xi, TL, PL, hL

Para cada corrente: n: taxa de fluxo molar: F, L, V zi: variáveis de composição: x,y,z T: temperatura P: pressão h: entalpia Q: Calor transferido

Flash Isotérmico
Um líquido contendo umamistura de 50% molar de benzeno e tolueno a 40oC é continuamente vaporizado até obter-se uma vaporização de 60% do total alimentado. O resíduo do líquido produzido contem 35% de benzeno. Considerando que a entalpia por mol da alimentação, do líquido produzido e do vapor produzido são respectivamente: 2,0 , 5,0 e 30 kJ/mol, a) calcule o calor adicionado em kJ por mol do vapor produzido. Solução:Base de cálculo: 100 moles Balão Flash Alimentação Líquida Saída de Vapor

F = 100 mole zA= 0,5 TF = 400C PF = ? hF= ?

(V, yi, TV, PV, hv) Q
Saída de Líquido

(L, xi, TL, PL, hL)

Flash Isotérmico
Base de cálculo: 100 mol de alimentado Composição da alimentação, fração molar do componente mais volátil (zF) = 0.5 Alimentação (F) = 100 mol Assim, como 60% do alimentado é vaporizado ,Vapor (V) = 60 mol Liquido (L) = 40 mol Fração molar do componente mais volátil no líquido (xL) = 0.35
V =60 mol Yi = TV = PV = Hv = L = 40 mol Xi =0,35 TL = PL = hL =

Balão Flash Alimentação Líquida Saída de Vapor

F = 100 mole zA= 0,5 TF = 400C PF = ? hF= ?

Q

Saída de Líquido

Flash Isotérmico
balanços de massa global:

F =V + L
FZi = VYi + LXi
balanços de energia:

(1)balanços de massa por componente, um para cada componente: (2)

Q = Vhv + Lhl − Fh f
Pela equação 1 e 2 100 x 0.5 = 60xL + 40 x 0.35, Pela equação 3, 100 x 2 + Q = 60 x 30 + 40 x 5 Obtemos, Q = 1800 kJ

(3)

obtemos que , xL = 0.6

Calor adicionado por mol de calor produzido = Q/D = 1800/60 = 300 kJ

Um mistura equimolar de benzeno e tolueno é submetida a uma destilação flash em umseparador a uma pressão de um atm. Determine para os seguintes valores da fração de vaporização ( 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 e 1): a) b) c) A temperatura no separador A composição do líquido na saída do separador A composição do vapor na saída do evaporador

Exemplo: Rachford-Rice
Um tambor flash opera a 200ºF (366.5oK) e 100 psia (689.5kPa) separando 100 kg moles/hr de uma alimentação que possui aseguinte composição molar: 10 % propano, 20 % n-butano, 30 % n-pentano, e 40 % n-hexano. Quais são as composições dos produtos e suas vazões? 1) Usando o Diagrama de Depriester nós determinamos que: K1 (propano) = 4.2 K2 (n-butano) = 1.75 K3 (n-pentano) = 0.74 K4 (n-hexano) = 0.34 2) Primeiro escrevemos a equação de Rachford-Rice e depois substituímos os valores de K:

V Z i (Ki − 1) f  =∑ F ψ (K i − 1) + 1
i

0.2 (1.75 − 1) 0.3 ( 0.74 − 1) 0.4 ( 0.34 − 1)  V  0.1( 4.2 − 1) f  = + + +  F  ψ ( 4.2 − 1) + 1 ψ (1.75 − 1) + 1 ψ ( 0.74 − 1) + 1 ψ ( 0.34 − 1) + 1

Determinção dos valores de K (Depriester)

Exemplo: Rachford-Rice
Nós podemos representar graficamente a equação de Rachford-Rice como uma função de V/F ou usar o método de Newton:   Z K −1

( ) V  =∑ i if  F i ψ (K i − 1) + 1

0.2 (1.75 − 1) 0.3 ( 0.74 − 1) 0.4 ( 0.34 − 1)  V  0.1( 4.2 − 1) + + + f  =  F  ψ ( 4.2 − 1) + 1 ψ (1.75 − 1) + 1 ψ ( 0.74 − 1) + 1 ψ ( 0.34 − 1) + 1
estimativa V/F=0.5

( 0.5) =

0.5 ( 4.2 − 1) + 1 0.5 (1.75 − 1) + 1 0.5 ( 0.74 − 1) + 1 0.5 ( 0.34 − 1) + 1
Para obter uma nova estimativa nó precisamos da derivada da equação de RR:
2 2 2 2

0.1( 4.2 − 1)...
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