Docsity
Docsity

Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes

Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity


Consigue puntos base para descargar
Consigue puntos base para descargar

Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium


Orientación Universidad
Orientación Universidad

Taller resuelto de transferencia de masa , Ejercicios de Calor y Transferencia de Masa

Taller resuelto para transferencia de masa de extracción liquido - líquido

Tipo: Ejercicios

2023/2024

Subido el 26/04/2024

anthony-valencia-4
anthony-valencia-4 🇨🇴

1 / 15

Toggle sidebar

Esta página no es visible en la vista previa

¡No te pierdas las partes importantes!

bg1
23.1 Se va a extraer un mineral de cobre tostado, que contiene cobre como CuSO4,
mediante un extractor de etapas en contra corriente. Cada hora se va a tratar una carga
consistente en 10 toneladas de sólidos inertes, 1.2 toneladas de sulfato de cobre y 0.5
toneladas de agua. La solución concentrada producida debe consistir en 90% de H2O y
10% de CuSO4 en peso. La recuperación de CuSO4 será de 98% del contenido en el
mineral. Como solvente fresco se utilizará agua pura. A la salida de cada etapa una
tonelada de sólidos inertes retiene dos toneladas de agua más sulfato de cobre disuelto
en agua. En cada etapa se alcanza el equilibrio. ¿Cuántas etapas se requerirán?
Bases: 10 toneladas de sólidos inertes
CuSO4 eliminado: 0.98 × 1.26 = 1.176 ton
CuSO4 restante: 0.02 × 1.2 = 0.24 ton
Agua requerida:
Para licor fuerte: 1.176 × 90/10 = 10.58
Saturación de sólidos inertes: 10 × 2 = 20
Menos agua en la alimentación: 0.50
Necesidad neta: 19.50
Total, agua requerida: 30.08 ton
Agua en sólidos inertes agotados = 20 toneladas; agua en licor fuerte = 10.08 toneladas
Base de cálculo sobre toneladas de CuSO4 por tonelada de agua. Se calcula la primera etapa
por separado.
Desbordamiento de la etapa 2 a la etapa 1
Agua: 10.58 (salida) + 20.00 (salida) 0.5 (entrada) = 30.08 ton (entrada)
Puesto que el licor que sale de la etapa 1 con los sólidos inertes es el mismo que el licor
fuerte:
CuSO4 = 1.176 + (20 × 1.176 / 10.58) 1.2 = 2.199 ton
Concentración: 2.199 / 30.08 = 0.0731
N-1 Etapas
Primera
Etapa
Licor fuerte
10.58 T H2O
1.176 T CuSO4
10 T Inerte
0.5 T H2O
1.2 T CuSO4
(ya)
(xa)
Solvente
30.08 T H2O (yb)
10 T Inerte
20 T H2O
0.024 T CuSO4
(xb)
pf3
pf4
pf5
pf8
pf9
pfa
pfd
pfe
pff

Vista previa parcial del texto

¡Descarga Taller resuelto de transferencia de masa y más Ejercicios en PDF de Calor y Transferencia de Masa solo en Docsity!

23.1 Se va a extraer un mineral de cobre tostado, que contiene cobre como CuSO 4 ,

mediante un extractor de etapas en contra corriente. Cada hora se va a tratar una carga

consistente en 10 toneladas de sólidos inertes, 1.2 toneladas de sulfato de cobre y 0.

toneladas de agua. La solución concentrada producida debe consistir en 90% de H 2

O y

10% de CuSO 4

en peso. La recuperación de CuSO 4

será de 98% del contenido en el

mineral. Como solvente fresco se utilizará agua pura. A la salida de cada etapa una

tonelada de sólidos inertes retiene dos toneladas de agua más sulfato de cobre disuelto

en agua. En cada etapa se alcanza el equilibrio. ¿Cuántas etapas se requerirán?

Bases: 10 toneladas de sólidos inertes

CuSO 4

eliminado: 0.98 × 1.26 = 1.176 ton

CuSO 4

restante: 0.02 × 1.2 = 0.24 ton

Agua requerida:

Para licor fuerte: 1.176 × 90/10 = 10.

Saturación de sólidos inertes: 10 × 2 = 20

Menos agua en la alimentación: 0.

Necesidad neta: 19.

Total, agua requerida: 30.08 ton

Agua en sólidos inertes agotados = 20 toneladas; agua en licor fuerte = 10.08 toneladas

Base de cálculo sobre toneladas de CuSO4 por tonelada de agua. Se calcula la primera etapa

por separado.

Desbordamiento de la etapa 2 a la etapa 1

Agua: 10.58 (salida) + 20.00 (salida) – 0.5 (entrada) = 30.08 ton (entrada)

Puesto que el licor que sale de la etapa 1 con los sólidos inertes es el mismo que el licor

fuerte:

CuSO 4

= 1.176 + (20 × 1.176 / 10.58) – 1.2 = 2.199 ton

Concentración: 2.199 / 30.08 = 0.

N-1 Etapas

Primera

Etapa

Licor fuerte

10.58 T H 2

O

1.176 T CuSO 4

10 T Inerte

0.5 T H 2

O

1.2 T CuSO 4

(y a

)

(x a

)

Solvente

30.08 T H 2

O (y b

)

10 T Inerte

20 T H 2

O

0.024 T CuSO 4

(x b

)

Se utiliza la ecuación (20.27) para las etapas distintas de la etapa 1. Las cantidades son:

𝑎

𝑎

𝑏

𝑏

y b

= 0 y a

ln

ln

N = 8.5 + 1 = 9.

N = 9.

Es decir, 10 etapas.

1

  1. 792

  2. 792 +𝑚

𝑙

𝑎

𝑎

𝑎

  1. 792

  2. 792 +𝑚

𝑓

− 0. 892

  1. 792

𝑚

𝑓

− 0. 1

A

𝑏

𝑏

𝑏

  1. 008

  2. 5

La inundación de fase 2 para organizar 3: desde que el flujo total es 𝑚

𝑓

𝑎

𝑎

2

𝑓

Una vez que 𝑦 2

𝑎

  1. 5 𝑥 𝑎

− 0. 008

𝑚

𝑓

  1. 5 𝑦∗ 𝑎

− 0. 008

𝑚

𝑓

B

𝑙𝑛

𝑦 𝑎

−𝑦∗ 𝑎

0 − 0. 00533

𝑙𝑛

  1. 00533 −𝑦∗

𝑎

0 −𝑦 𝑎

Multiplicando a través de por - 1 y transponiendo

𝑦∗

𝑎

− 0. 00533

𝑦

𝑎

𝑎

𝑎

𝑦∗

𝑎

− 0. 00533

𝑦

𝑎

4

𝑎

𝑎

) C

a-Asuma valores de 𝑚

𝑓

, calcule 𝑥

𝑎

𝑎

y también 𝑦

𝑎

de ecuaciones A, B y C.

calculando, con ecuación C se satisfacen cuando 𝑚 𝑓

= 3. 376 kg, 𝑥

𝑎

𝑎

y 𝑦 𝑎

b- Entonces: 𝑚

𝑙

  1. 792

  2. 792 + 2. 484

𝑎

𝑎

2

𝑎

2

2

Para encontrar las concentraciones de flujo del intermedio

3

3

3

5

𝑏

23.3 En el problema 23.2 se ha encontrado que el lodo retiene una proporción de

solución que varía con la concentración en la forma que se indica en la tabla 23.4.

Si se desea producir una solución de 12% de NaOH, ¿cuántas etapas deberán

utilizarse para recuperar 97% del NaOH?

Base de cálculo de 1 kg de solido

X= fracción en peso de NaOH en el liquido

Alimentacion de NaOH= 0.8 kg

NaOH en los sólidos lavados: 0.03*0.8=0.

NaOH en el licor fuerte: 0.8-0.24=0.

Agua en el licor fuerte: 0.776*0.8/0.2=3.

La línea operativa:

𝑎

𝑏

𝑎

  1. 8

(

  1. 8 + 0. 6

)

Encontrar 𝑥 𝑏

De un equilibrio de agua global:

Similar con xn=0.15, yn+1=0.

Calculando las etapas necesarias con el diagrama Mccabe-Thiele resultan 4. En el

equilibrio xe=ye.

Se va a extraer aceite de hígado de bacalao utilizando éter en una batería de

extracción en contracorriente. Por experimentación, se ha encontrado que el

arrastre de disolución por la masa de hígado triturado es el que se muestra en la

tabla 23.5. En la batería de extracción la carga por celda es de 100 lb, basada en

hígados totalmente agotados. Los hígados no extraídos contienen 0.043 galones de

aceite por libra de material agotado (tratado). Se desea obtener una recuperación

de aceite de 95%. El extracto final debe contener 0.65 galones de aceite por galón

de extracto. La alimentación de éter que entra en el sistema está exenta de aceite.

a) ¿Cuántos galones de éter se necesitan por carga de hígados? b) ¿Cuántos

extractores se requieren?

X(asumido) 0.055 0.2 0.4 0.6 0.68 1

S(Tabla 23.5) 5 6.8 9.9 12

3

3

3

𝑂 2

= 4. 085 + 𝑂

3

− 4. 30

0.785 2.505 5.73 7.

2

3

2

2

2

2

2

En una batería continua de mezcladores-sedimentadores en contracorriente, 100kg/h de una

solución de acetona agua 40:60 se requiere reducir hasta un 10% de acetona por extracción

con 1,1,2-tricloroetano a 25°C. 4) Determine la velocidad mínima de solvente b) para 1.

veces la relación mínima (velocidad de disolvente / velocidad de alimentación), determine el

número de etapas que se requieren. C) para las condiciones del apartado b) calcule las

velocidades de flujo másico de todas las corrientes. Los datos se proporcionan en la tabla

Balances:

Total: L b

+ V

a

= V

b

Acetona: 0,1L b

  • y a

V

a

= x a

L

a

A una velocidad de disolvente mínima ya 'se encuentra a partir de la curva de equilibrio en

X

a

= 0,4 a 0,

por lo tanto 0.1Lb +0.53 Va = 40

agua: yW a

V

a

  • xW b

L

b

Cuando x b

= 0.10 de la primera parte de la tabla 23.6 X tb

= 0.0061 de estos, v b

= 26.46 v a

L

b

el disolvente mínimo requerido es 26,

b) Vb = 1,8 veces el mínimo

Como antes, a partir de un balance hídrico:

ywaVa + XwbLb = 60

total: Lb = 100-47,63-Va

xwb no cambia en 0.

por lo tanto, Lb = (60-147,63ywa) / (0,8939-ywa)

Va = 147,63-Lb

Según la estimación del rastro, ywa será 0,

Lb = 64,52; Va = 83,

ya = (40 - 0,1 Lb) / V =0,

A partir de los datos de equilibrio para ya = 0,404 ywa = 0,

(según se estima). Por lo tanto, los extremos superiores de la línea de noperación están en xa

= 0,40, ya = 0,

El extremo inferior está en Xb = 0,10, yb = 0

Punto intermedio set x=0.

Estimar xt a 0,01; xw = 1-0,25-0,01 = 0,

Balance general, desde el final de la alimentación:

V = L + Va - La = L + 83,11 - 100

= L - 16,89 (A)

Estimación: Y = 0,22 Yw = 0,

A partir de un balance de acetona:

yV = (0,404 * 83,11) + 0,25L - 40

y = (0,25 L - 6,42) / V (B)

balance de agua: ywV = 0.74L + (0.028 * 83.11) - 60

V=(0.25L-57.67)/0.0089 (C)

de eq a y c:

L = 78,69, V = 61,

de eq bB, y = 0,214 de la curva de equilibrio, yw = 0,0089, según se estima. las coordenadas

del punto intermedio son x = 0,25 y = 0,

la línea de operación es casi recta. del diagrama, 2,8 etapas son necesarias. utilizar 3 etapas.

c) los caudales en kg / h, son

alimentacion: 100

extracto: 83,

disolvente: 47,

refinado: 64,