7/24/2019 Compu Taller 3

1/14

TALLER 3

Andrs Felipe Solano Gonzlez 2102879

1

1 Considere un sistema de fujo de un lquido que consiste en un tanquesellado con un gas no condensable sobre el lquido, como lo muestra la

gura. Halle el modelo matemtico del sistema en estado no estable,

relacionando el ni!el del lquido con la entrada de fujoqi . "#a o$eraci%n

del sistema es inde$endiente de la $resi%n atmos&'ricaPa (, "C%mo

infu)e la $resi%n atmos&'rica(

#a o$eraci%n no es inde$endiente de la $resi%n atmos&'rica Pa , debido a

que 'sta re$resenta un es&uer*o junto con la $resi%n del gasPg sobre el

sistema, esto se $uede obser!ar em$leando la ecuaci%n de +ernoulli.

+alance de masa

qiq=Adh

dt

+alance de energa

v12

2g

+h1+W=

v22

2g

+h2+P

g

+h f

-l anular t'rminos des$reciable o que no estn $resentes/ u$ongo roceso isot'rmico, donde no a) !a$ori*aci%n o

condensaci%n.

7/24/2019 Compu Taller 3

2/14

h1=

v22

2g+ P

g

PaPg=P

v2=2 g (h(

PaPgg

))=v2=2 g (h+PgPag )

or lo tanto

q=Asv2=As2g (h+P gPag )

3e la le) de gas ideal

Pg Vg=Ng R T

Pg=NgR T

Vg=Vg=A(Hh)

Pg=Ng R T

A (Hh )

-l reem$la*ar en el balance de masa se obtiene el modelo matemtico

Adh

dt=qiA s2 g (h+(

NgRT

A (Hh )Pa

g ))

a/ Haga un $rograma simulando dos casos cuando el tanque est abierto

a la atm%s&era ) cuando est sellado, con las siguientes !ariables

iniciales

7/24/2019 Compu Taller 3

3/14

3ensidad del lquido 800kg

m3

-ltura del tanque de &orma cilndrica 2.4 m

3imetro del tanque de &orma cilndrica 2 m

5lujo msico de entrada 6.66k g

s

3imetro del tubo de salida 0.08 m

resi%n atmos&'rica 101624 Pa

o resuel!a la ecuaci%n di&erencial analticamente , use metodos

nmericos aciendo

hi+1=hi+dh

dtdt

b/ ara el caso del tanque abierto, use el $rograma $ara calcular el tiem$o

de !aciado del tanque ) graque altura de lquido !ersus tiem$o t,/.

"l tanque se !aca totalmente( :$lique sus resultados.c/ ara el caso del tanque sellado, use el el $rograma $ara calcular la

altura nal que alcan*a el liquido, el tiem$o en alcan*arla ) graque

altura !ersus tiem$o t,/, cuando la $resi%n del gas es 84000, 90000,

94000 ) 110000a, res$ecti!amente. -nalice ) e:$lique los resultados.

Haga las siguientes su$osiciones

l gas obedece la le) del gas ideal. n el tanque a) una cantidad

constantemg/M de gas.

#a o$eracion es isotermica.

2. #a se$araci%n de etanol del agua $or medio de una destilaci%n a*eotr%$ica

eterog'nea es lle!ada a cabo $or medio de dos columnas de destilaci%n. #as

dos columnas com$arten un decantador como muestra la gura. #a $rimera

columna tiene dos alimentos, uno de material &resco ) la otra contiene una &ase

rica en agua reciclada del decantador. #os $roductos del &ondo de esta columna

son $rimordialmente agua. l alimento de esta columna rico en etanol est

com$uesto $or 1000lb;r de etanol ) 9000 lb;r de agua. l $roducto de esta

columna que sale $or el condensador es en!iado al decantador.

7/24/2019 Compu Taller 3

4/14

l decantador tiene un alimento &resco de c)cloe:ane de 1lb;r, el cual su$le

las $osibles $'rdidas de c)cloe:ano en los $roductos de las dos columnas. l

alimento de la segunda columna es el $roducto orgnico del decantador, el

cual contiene $rimordialmente etanol ) c)cle:ane. l $roducto $rinci$al del

&ondo de esta columna es $rinci$almente etanol. #os $roductos de salida $or la

$arte su$erior de la columna son condensados ) en!iados al decantador.

7/24/2019 Compu Taller 3

5/14

1. orque usted $odra asumir que el sistema $uede ser re$resentado $or

una termodinmica ideal $ara todas las &ases de !a$or ) liquido(2. -s$en $lus a escogido las mejores corrientes de reciclo(6. Ancremente el nmero de iteraciones del m'todo ?egstain a 100.

>einicialice el $roblema ) resu'l!alo. Bue obser!a(. eleccione C ) 5 como corrientes de reciclo. -/ >esuel!a usando el

m'todo ?egstein, que obser!a(. +/ >esuel!a usando el m'todo de

eDton. Bue obser!a(

Desarrollo

1/ -/Etaller 6 -ndres olano>ead ,qi,d,ds,,a,,ro,-,-s,i,#,Fg,>