Question

Se desea enfriar 1000 lb/h de una corriente de etileno (C2H4) gaseoso que se encuentra a 300 °C en un enfriador que opera a régimen permanente, si la temperatura de salida es de 50 °C. Calcular la carga térmica del enfriador si el enfriamiento se lleva a cabo con agua líquida que se encuentra inicialmente a 20 °C y cuya temperatura no debe aumentar más de 10 °C. (Base: 1 hora de operación) Nota: Cp(C2H4))= 13.65 cal/mol °C

Answer 1

El enfriador tiene una carga térmica de 3870 calorías por hora.

Explicación:

Para comenzar tenemos que 1000 libras equivalen a 453,459kg. De modo que la cantidad de calor que debe perder por hora el etileno es:

$Q=n.C_p.\Delta T$

Como el calor específico está en términos de moles, tenemos que hallar la cantidad de moles de etileno que hay en 453,459kg:

$n=\frac{453592g}{2.12g+4.2g}=14175mol$

Y el calor por hora que pierde el etileno al ser enfriado con agua inicialmente a 20°C pero que no debe aumentar más de 10°C, es decir que debe establecerse en hasta 30°C es:

$Q=14175mol.13,65\frac{cal}{mol\°C}.270\°C\\\\Q=52,24Mcal/h$

Pero hay un intercambio espúreo de calor que deja el etileno a 50°C a la salida, eso es la carga térmica, la cual queda:

$Q=n.C_p.\Delta T=14175mol.13,65\frac{cal}{mol \°C}.20\°C\\Q=3870cal$

Siendo esta la carga térmica por hora.