Un gas que contiene 80% de metano (CH4) y 20% de helio (He) se hace pasar por un tubo de difusión de cuarzo, como se muestra en la figura, con objeto de recuperar la mayor cantidad de helio. El flujo del gas recuperado es el 20% en peso del flujo del gas original, y su composición es de 50% helio y el balance metano. La presión inicial del gas es 120 kPa, y la final es de 115 kPa. El barómetro indica 740 mm Hg. La temperatura del proceso es 22°C. Cada minuto se ingresan 100 kgmol de gas al tubo de difusión de cuarzo. Se pide:
1. Calcular el flujo volumétrico de gas en la corriente de desecho.
2. Calcular la composición (% mol) de gas en la corriente de desecho.
Respuestas
Los resultados de la depuracion de la corriente de gas pasandolo por el tubo de difusion de cuarzo genera un flujo volumetrico de 0.46Kg/m3 en la corriente de desecho con una distribucion de los gases en esta corriente de 87,5% de metano y 12,5% de He. El analisis para obtener este resultado proviene de extraer los datos siguientes:
EntradaDelSistema: 100Kg/min=(80%m/m CH4 + 20%m/m He)
Asumiendo 1min de flujo en el sistema, Cantidad de gas= 100Kg
SalidaDelGasRecuperado: 20% EntradaDelSistema=100Kg*20%=20Kg
ComposicionGasRecuperado=50% He + 50% CH4= 50%*20KgHe + 50%*20KgCH4= 10Kg He + 10Kg CH4
Sustrayendo estas cantidades de EntradaDelSistema, se tiene la composicion de la corrienteGasDesecho:
mHe corrienteGasDesecho=20KgHe - 10Kg He= 10Kg He
mCH4 corrienteGasDesecho= 80Kg CH4 - 10Kg CH4= 70Kg CH4
El porcentaje de He y metano se calcula como:
Luego se calcula el fuljo volumetrico determinando el volumen que ocupa el gas y ya conociendo la masa total que fluye (80 Kg). Para calcular el volumen se aplica la ecuacion de los gases ideales,
PV=nrt
El flujo volumetrico (Fvolumetrico)viene de la division,