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Tarea7

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Academic year: 2021

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(1)

20 de abril de 2019 20 de abril de 2019

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(3)

Desarrollo Desarrollo

 ¿Cuál es la diferencia entre aire seco y aire atmosférico?¿Cuál es la diferencia entre aire seco y aire atmosférico?

Puedo decir que, el aire seco no contiene ningún vapor de H

Puedo decir que, el aire seco no contiene ningún vapor de H22O, en cambio el aire atmosférico siO, en cambio el aire atmosférico si

lo tiene en su composición. lo tiene en su composición.

 Se tiene una mezcla de gases en la cual todos los componentes tienen la misma masa.Se tiene una mezcla de gases en la cual todos los componentes tienen la misma masa.

a)

a) ¿serán idénticas todas las fracciones másicas?¿serán idénticas todas las fracciones másicas?  b)

 b) ¿Y qué sucede con las fracciones molares?¿Y qué sucede con las fracciones molares? a)

a)Puedo analizar que, si los componentes tienen la misma masa denominada “m”, y que halla unPuedo analizar que, si los componentes tienen la misma masa denominada “m”, y que halla un componente llamado “q”, entonces las masas totales serán “qm”.

componente llamado “q”, entonces las masas totales serán “qm”. Ahora bien, busco la fracción Ahora bien, busco la fracción

másica de cualquier componente

másica de cualquier componentellamado “i”.llamado “i”.

Expresión: Expresión: (fm)

(fm)ii = masa del componente i / masa total = masa del componente i / masa total

(fm)

(fm)ii = m/qm = 1/q = m/qm = 1/q ∀

∀, 1, 1 ≤≤  ≤≤qq

 En resumen, todas las fracciones másicas son iguales.  En resumen, todas las fracciones másicas son iguales.

 b)

 b) Ahora la masa molecular del componente “i”, “Mi”, entonces el numero de moles delAhora la masa molecular del componente “i”, “Mi”, entonces el numero de moles del componente “i” es “ni = m/Mi”, se entiende que los moles totales serian:

componente “i” es “ni = m/Mi”, se entiende que los moles totales serian:

nnTT= n= n11 + n + n22 + n + n33 +……+ ni + ni+……+ ni + ni+1+1 + ... + mq. + ... + mq.

nnTT= m/m= m/m11 + m/m + m/m22 +... + m/Mi + m/Mi +... + m/Mi + m/Mi+1+1 + .... + m/mq. + .... + m/mq.

Expresión Expresión

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(fm)

(fm)ii = (1/Mi) / (1/m = (1/Mi) / (1/m11 + 1/m + 1/m22 +... + 1/Mi + 1/Mi +... + 1/Mi + 1/Mi+1+1 + .... + 1/mq). + .... + 1/mq). Según lo expuesto puedo decir que los “Mi” son diferentes. Según lo expuesto puedo decir que los “Mi” son diferentes.

 Una mezcla de gases consiste en 5 kg de O2, 8 kg de N2 y 10 kg de CO2. DetermineUna mezcla de gases consiste en 5 kg de O2, 8 kg de N2 y 10 kg de CO2. Determine

a) la fracción másica de cada componente, a) la fracción másica de cada componente,  b) la fracción molar de cada componente  b) la fracción molar de cada componente,,

c) la masa molar promedio y la constante del gas de la mezcla. c) la masa molar promedio y la constante del gas de la mezcla. Información: Información: Mezclas de Gases Mezclas de Gases 5 Kg de O 5 Kg de O22 8 8 Kg Kg de de NN22 10 10 Kg Kg de de COCO22 (fm)

(fm)ii= mi / m= mi / mtotaltotal  (fn)  (fn)ii = ni / n = ni / ntotaltotal MM0202 = = 32 32 g/mol g/mol MnMn22 = = 28 28 g/mol g/mol McoMco22 = 44 g/mol = 44 g/mol

Tabla: Tabla: i i mi(kg) mi(kg) (fm)(fm)ii ni ni (fn)(fn)ii O O22 5 5 0,2174 0,2174 156,25 156,25 0,23350,2335  N  N22 8 8 0,3478 0,3478 285,71 285,71 0,42690,4269 CO CO22 10 10 0,4348 0,4348 227,27 227,27 0,33960,3396 Totales Totales 23 23 1 1 669,23 669,23 11 Respuestas: Respuestas:

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(7)

c) Mmezcla = 23000 / 669,23 = 34,4 g/mol c) Mmezcla = 23000 / 669,23 = 34,4 g/mol d) Rmezcla = 8,314 / 34,4 = 0,242 kJ/Kg K d) Rmezcla = 8,314 / 34,4 = 0,242 kJ/Kg K

 Un recipiente rígido que contiene 2 kg de N2 a 25 °C y 550 kPa está conectado a otroUn recipiente rígido que contiene 2 kg de N2 a 25 °C y 550 kPa está conectado a otro

recipiente rígido que contiene 4 kg de O2 a 25 °C y 150 kPa. Se abre la válvula que conecta los recipiente rígido que contiene 4 kg de O2 a 25 °C y 150 kPa. Se abre la válvula que conecta los dos recipientes y se permite que los dos gases se mezclen. Si la temperatura final de la mezcla es dos recipientes y se permite que los dos gases se mezclen. Si la temperatura final de la mezcla es de 25 °C, determine el volumen de cada recipiente y la presión final de la mezcla.

de 25 °C, determine el volumen de cada recipiente y la presión final de la mezcla. Información: Información: m mn2n2 = 2 Kg = 2 Kg M Mn2n2= 0,028 Kg/mol= 0,028 Kg/mol T = 25°C = 298 k T = 25°C = 298 k PPn2n2 = 550 kPa = 550 kPa Desarrollo Desarrollo Pn2 V Pn2 Vn2n2 = m = mn2n2 / M / Mn2n2RTRT 550 * V 550 * Vn2n2= 2/0,028 * 8,314 * 298= 2/0,028 * 8,314 * 298 550* V 550* Vn2n2= 71,43*2477,77= 71,43*2477,77 550* V 550* Vn2n2 = 176969,43= 176969,43 V Vn2n2= 176969,43/550= 176969,43/550 V Vn2n2=321,76 l=321,76 l m mO2O2= 4 kg.= 4 kg.

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150* V 150* VO2O2= 4/0,032 *8,314 *298= 4/0,032 *8,314 *298 150* V 150* VO2O2= 125 *8,314 *298= 125 *8,314 *298 150* V 150* VO2O2 = 125 *2477,57 = 125 *2477,57 150* V 150* VO2O2 = 309696,5 = 309696,5 V VO2O2 = 309696,5 / 150 = 309696,5 / 150 V VO2O2 = 2064,64 l = 2064,64 l PROCESO ISOTERMICO PROCESO ISOTERMICO (P (Pn2n2* V* Vn2n2)/ N)/ Nn2n2= (P= (Pff (V(Vf f ))/ N))/ Nff (P (Pn2n2* V* Vn2n2)/ N)/ Nn2n2= (P= (Pff (V(Vn2 +n2 +VVO2O2))/ N))/ Nn2+n2+ N No2o2 (550*321,76) / (2000/28) = P (550*321,76) / (2000/28) = Pff (321,76+2064,64) / (2000/28 + 4000/32)(321,76+2064,64) / (2000/28 + 4000/32) 176.968 / 71,43 = P 176.968 / 71,43 = Pff *2386,4 / 71,43 + 125*2386,4 / 71,43 + 125 2477.5 = P 2477.5 = Pff*2386,4/196,43*2386,4/196,43 2477.5 = P 2477.5 = Pff*12,15*12,15 PPff= 2477.5 / 12,15= 2477.5 / 12,15 PPff= 203,91 kPa= 203,91 kPa 

 Un recipiente contiene 21 kg de aire seco y 0,3 kg de vapor de agua a 30 °C y 100 kPa deUn recipiente contiene 21 kg de aire seco y 0,3 kg de vapor de agua a 30 °C y 100 kPa de

 presión total. Determine  presión total. Determine a) la humedad específica, a) la humedad específica,  b) la humedad relativa, y  b) la humedad relativa, y

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mv = 0,3 Kg vapor agua mv = 0,3 Kg vapor agua T =30°C = 303K T =30°C = 303K P =100 KPa P =100 KPa a) w = mv / mas a) w = mv / mas w = 0,3 / 21 w = 0,3 / 21 w = 0,014 w = 0,014  b) T = 30°C

 b) T = 30°C Tabla A-4 Tabla A-4 Pg = 4,2469 KPaPg = 4,2469 KPa w = 0,622 (Pv / P w = 0,622 (Pv / P –  –  Pv) Pv) 0,014 = 0,622 (Pv / 100 0,014 = 0,622 (Pv / 100 –  –  Pv) Pv) Pv = 2,251 KPa Pv = 2,251 KPa Ø =Pv / Pg = 2,251 / 4,2469 Ø =Pv / Pg = 2,251 / 4,2469 Ø = 0,53 = 53% Ø = 0,53 = 53% c) Pv V = (mv/18) *RT c) Pv V = (mv/18) *RT 2,251 V = (0,3/18) *8,314*303 2,251 V = (0,3/18) *8,314*303 2,251 V = 0,017 * 2519,14 2,251 V = 0,017 * 2519,14 2,251 V = 42,83 2,251 V = 42,83 V = 42,83 / 2,251 V = 42,83 / 2,251 V = 19,03 L V = 19,03 L 

 Una casa contiene aire a 25 °C y 65 por ciento de humedad relativa. ¿Se condensaráUna casa contiene aire a 25 °C y 65 por ciento de humedad relativa. ¿Se condensará

humedad en las superficies internas de las ventanas cuando la temperatura de la ventana baja a humedad en las superficies internas de las ventanas cuando la temperatura de la ventana baja a

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Si la condensación será en la ventana = Ø = 100% Si la condensación será en la ventana = Ø = 100% T

T = = 25°C 25°C tabla tabla A-4 A-4 Pg Pg = = 3,1698 3,1698 kPa.kPa. T

T = = 10°C 10°C tabla tabla A-4 A-4 Pg Pg = = 1,2281 1,2281 kPa.kPa. Desarrollo Desarrollo T = 25°C T = 25°C Ø = Pv / Pg Ø = Pv / Pg 0,65 = Pv / Pg 0,65 = Pv / Pg 0,65 = Pv / 3,1698 0,65 = Pv / 3,1698 Pv = 0,65 * 3,1698 Pv = 0,65 * 3,1698 Pv = 2,06037 kPa Pv = 2,06037 kPa W = 0,622 Pv / P-Pv W = 0,622 Pv / P-Pv W = 0,622 * (2,06037 / (101,325

W = 0,622 * (2,06037 / (101,325 –  –  2,06037)) = 12,91 g de vapor / Kg de aire seco 2,06037)) = 12,91 g de vapor / Kg de aire seco

T = 10°C T = 10°C Ø Ø = = 100% 100% Pv Pv = = Pg Pg = = 1,2281 1,2281 kPa.kPa. W = 0,622 Pg / P W = 0,622 Pg / P –  –  Pg Pg W = 0,622 * (1,2281 / (101,325

W = 0,622 * (1,2281 / (101,325 –  –  1,2281)) = 7,63 g de vapor / Kg de aire seco 1,2281)) = 7,63 g de vapor / Kg de aire seco

Entonces como w a 25°C > 10°C, Si se condensa agua. Entonces como w a 25°C > 10°C, Si se condensa agua.

T = 25°C T = 25°C Ø = 65% Ø = 65% T = 10°C T = 10°C Ø = 100% Ø = 100%

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 El aire de un cuarto tiene una presión de 1 atm, una temperatura de bulbo seco de 24 °C yEl aire de un cuarto tiene una presión de 1 atm, una temperatura de bulbo seco de 24 °C y

una temperatura de bulbo húmedo de 17 °C. Usando la carta psicrométrica, determine: una temperatura de bulbo húmedo de 17 °C. Usando la carta psicrométrica, determine: a. la humedad específica,

a. la humedad específica,

 b. la entalpía, en kJ/kg aire seco,  b. la entalpía, en kJ/kg aire seco,

c. la humedad relativa, c. la humedad relativa,

d. la temperatura de punto de rocío y d. la temperatura de punto de rocío y

e. el volumen específico del aire, en m3 /kg aire seco. e. el volumen específico del aire, en m3 /kg aire seco. Información: Información: P = 1 atm P = 1 atm TbS = 24°C TbS = 24°C Tbh = 17°C Tbh = 17°C Desarrollo Desarrollo

a) w = 9 g de vapor / Kg de aire seco a) w = 9 g de vapor / Kg de aire seco  b) h = 48 kJ / Kg de aire seco  b) h = 48 kJ / Kg de aire seco c) Ø = 50% c) Ø = 50% d) Tpr = 12,5°C d) Tpr = 12,5°C W=9 W=9 Tbh=17°C Tbh=17°C Vr=0,85 Vr=0,85 h=48 h=48 Ø=50%Ø=50% Vr=0,86 Vr=0,86 Tpr=12,5°C Tbs=24°C Tpr=12,5°C Tbs=24°C

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Start Free Trial Cancel Anytime. 4) T 4) T44= 0°C= 0°C Ø Ø44 = 60% = 60% 1) T 1) T11= 10°C= 10°C Ø Ø11 = 70% = 70% V V11= 35 m= 35 m33/min/min 3) Vapor Saturado 3) Vapor Saturado T3 = 100°C T3 = 100°C Determine: Determine:

a. la temperatura y la humedad relativa del aire cuando sale de la sección de calentamiento, a. la temperatura y la humedad relativa del aire cuando sale de la sección de calentamiento,  b. la tasa de transferencia de calor en la s

 b. la tasa de transferencia de calor en la sección de calentamiento yección de calentamiento y c. el flujo de adición de agua al aire en la sección de humidificación. c. el flujo de adición de agua al aire en la sección de humidificación. Información:

Información:

T

T11= = 10°C 10°C Tabla A-4 Tabla A-4 PgPg11 = 1,2281 kPa = 1,2281 kPa

Ø

Ø11 = = 70% 70% Pv1 Pv1 = = ØØ11 PgPg11 = 0,7 (1,2281) = 0,85967 kPa = 0,7 (1,2281) = 0,85967 kPa

W

W11= 0,622 Pv= 0,622 Pv11/ P - Pv/ P - Pv11

W

W11= 0,622 (0,85967) / (101,325= 0,622 (0,85967) / (101,325 –  –  0,85967) = 5,32*10 0,85967) = 5,32*10-3-3 Kg/Kg aire seco Kg/Kg aire seco

KgAS= Kilogramo de aire seco KgAS= Kilogramo de aire seco

Calentamiento Humidificador Calentamiento Humidificador

2) 2)

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H

H11 = Cp T = Cp T11 + W + W11hghg11

H

H11 = 1,005 (10) + 5,322*10 = 1,005 (10) + 5,322*10-3-3(2519,1)= 23,4576 kJ/KgAS(2519,1)= 23,4576 kJ/KgAS

Punto 3 Vapor Saturado 100°C Punto 3 Vapor Saturado 100°C Tabla

Tabla A-4 A-4 hghg33 = 2675,6 kJ/Kg = 2675,6 kJ/Kg

Punto 4 Punto 4 T

T44 = = 20°C 20°C Tabla Tabla A-4 A-4 PgPg44= 2,3392 kPa= 2,3392 kPa

Ø Ø44 = = 60% 60% PvPv44= Ø= Ø44PgPg44 Pv Pv44= 0,6*2,3392 = 1,40352 kPa= 0,6*2,3392 = 1,40352 kPa W W44 = 0,622 Pv = 0,622 Pv44 / (P-Pv / (P-Pv44) = 0,622 (1,40352)/(101,325-1,40352) = 8,73675*10) = 0,622 (1,40352)/(101,325-1,40352) = 8,73675*10-3-3 Kg/KgAS Kg/KgAS Hg Hg44 = 2500,9 + 1,82 (T = 2500,9 + 1,82 (T44)) Hg Hg44 = 2500,9 + 1,82 (20) = 2537,3 kJ/Kg = 2500,9 + 1,82 (20) = 2537,3 kJ/Kg H H44= Cp T= Cp T44+ w+ w44hghg44 H H44= 1,005 (20) + 8,73675*10= 1,005 (20) + 8,73675*10-3-3 (2537,3) = 42,2677 kJ/ KgAS (2537,3) = 42,2677 kJ/ KgAS a) T a) T22 = ?  = ? ØØ22= ?= ? Balance de Energía Balance de Energía H H33 + H + H22 = H = H44 M M  h h  + m + m  H H  = m = m  H H

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Start Free Trial Cancel Anytime.  b) Q° = ? Calentador  b) Q° = ? Calentador Q° = (h2 - h1) mas Q° = (h2 - h1) mas Q° = (33,13 Q° = (33,13 –  –  23,4576) (43,248) 23,4576) (43,248) Q° = 418,32 kJ/min Q° = 418,32 kJ/min c) m

c) mh2oh2o = ? es el que ingresa = ? es el que ingresa

m

mh2oh2o = (w4 = (w4 –  –  w2) mas w2) mas

m

mh2oh2o = (8,7367x10 = (8,7367x10-3-3 –  –  5,32*10 5,32*10-3-3) (43,248)) (43,248)

m

mh2oh2o = 0,1477 Kg/min = 0,1477 Kg/min

Bibliografía Bibliografía

IACC (2018). Mezcla de gases, gases-vapores y acondicionamiento de aire. Termodinámica. IACC (2018). Mezcla de gases, gases-vapores y acondicionamiento de aire. Termodinámica.

Semana 7. Semana 7.

References

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