En un reactor discontinuo encamisado se cargan 150 kg de reaccionantes a 20º C que experimentan una reacción endotérmica, la cual absorbe 2300 KJ/kg de mezcla de reacción. Para que la reacción tenga lugar, se calienta el reactor alimentando vapor saturado a 250º C al encamisado, el cual se condensa por completo en el mismo. Transcurrida 1h, finaliza la reacción y se observa que la masa de reacción se encuentra a 100ºC. A pesar del aislamiento del reactor, se pierde energía a una tasa de 1.5 KJ/s a través de sus paredes. Si tanto productos como reaccionantes tienen una Cp=3.26J/gK, ¿cuántos kg de vapor se requerirán por kg de agua?
Respuestas
La cantidad de vapor que se suministra por kg de agua es de
Mv/r = 1.53 kg vap/agua
Explicación:
En tabla de propiedades termodinamicas del vapor saturado (agua)
P@250°c
h = 1701 kJ/kg
por un balance de energia, tenemos que el cambio de la energia sera igual al calor lo que asu ves se traduce como el cambio interno entalpico,por la reaccion endotermica
ΔE = Q = Δh
Δh = mCp(Tf-To) + mHl
Donde:
- Cp = 3.26kJ/kg°K
- ΔT = 373K - 293K
- Hl = 2300kJ/kg
Sustituimos
Δh = 150kg*3.26 kJ/kgk*(80°K) + 150kg*2300kJ/kg
Δh = 384120 J
Una masa de vapor compensa la energia perdida en las paredes, planteamos entonces:
Q = Mvap*h - Qs*t
Q = Mvap (1701 kJ/kg) - 1.5kJ/s*3600s
Q = 1701Mvap - 5400 [J] Igualamos la cambio entalpico
384120 = 1701Mvap - 5400
1701Mvap = 384120+5400
Mvap = 229 kg
Mvap/Mre = 229/150
Mv/r = 1.53 kg vap/agua
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