SOLUCIONARIO AL +51 970302148 Se alimenta 3000 m3/h de aire a 25°C con un punto de rocio de 11°C a un calentador que opera a presión constante de 99 kPa. El aire se calienta hasta 70°C. Calcule Un secador que trabaja en contracorriente y cuyas válvulas están adaptadas de tal forma que se recirculen el 20% del aire de salida, se utiliza para secar un material. El aire entra al secador a 80°C y 5% de humedad relativa y sale saturado a 40°C. El material entra con un contenido de agua de 30% (base húmeda) y sale completamente seco Se alimenta a un evaporador 1a0 toneladas/hora de una salmuera formada por 25% de sal y 75% de agua. En el evaporador se evapora agua saliendo del equipo de manera simultáneamente con otra salida de una solución concentrada que contiene 63% de sal y el resto agua. Esta corriente ingresa a un cristalizador donde se separa en dos flujos (o corrientes): uno de ellos es líquido que contiene 41.2% de sal y el resto agua y otro flujo que es sólido y contiene 3% de agua y el resto sal. A) Elabore un diagrama mostrando las etapas, los flujos, las composiciones (fracciones) de cada flujo así como las variables asignadas a los flujos no conocidos B) Calcule el flujo de masa de agua evaporada C) Determine el flujo de masa de sólidos que sale del cristalizador D) Determine el porcentaje de la sal inicial que sale en los sólidos Nota: la solución del problema debe realizar mediante la formulación de ecuaciones en base

SOLUCIONARIO AL +51 970302148

Para abordar este problema, necesitaremos plantear las ecuaciones de balance de masa y energía para cada etapa del proceso. Primero, elaboraremos un diagrama de flujo para visualizar el sistema y las variables involucradas. Luego, resolveremos las ecuaciones para obtener las cantidades requeridas.

Diagrama de flujo:

```

Aire

↓

Calentador

↓

Secador

↓

Evaporador

↓

Cristalizador

```

Variables conocidas:

- Aire: 3000 m^3/h, T_entrada = 25°C, T_salida = 70°C, P = 99 kPa, HR_entrada = 5%

- Secador: T_entrada = 80°C, HR_entrada = 5%, T_salida = 40°C, HR_salida = 100%

- Evaporador: 10 ton/h, salinidad inicial = 25% de sal

- Cristalizador: salinidad final = 41.2% de sal, contenido de agua sólida = 3%

Variables desconocidas:

- Flujo de masa de agua evaporada en el evaporador

- Flujo de masa de sólidos que sale del cristalizador

- Porcentaje de sal inicial que sale en los sólidos

A) Balance de masa:

1. Aire: m_entrada = m_salida

2. Secador: m_entrada = m_salida

3. Evaporador: m_entrada = m_salida + masa_agua_evaporada

4. Cristalizador: masa_solucion_entrada = masa_solucion_liquida_salida + masa_solidos_salida

B) Balance de energía:

1. Calentador: Q_entrada = Q_salida

2. Secador: Q_entrada = Q_salida

3. Evaporador: Q_entrada = Q_salida + calor_evaporacion

4. Cristalizador: Q_entrada = Q_salida

C) Cálculo del flujo de masa de agua evaporada en el evaporador:

Utilizaremos la ecuación de balance de masa del evaporador para encontrar la masa de agua evaporada.

D) Cálculo del flujo de masa de sólidos que sale del cristalizador:

Utilizaremos la ecuación de balance de masa del cristalizador para encontrar la masa de sólidos.

E) Cálculo del porcentaje de sal inicial que sale en los sólidos:

Dividiremos la masa de sal en los sólidos entre la masa total de sal inicial y lo multiplicaremos por 100 para obtener el porcentaje.