Este problema describe un proceso de evaporación de una mezcla de pentano y hexano. Se proporciona un diagrama de flujo y una tabla de entalpías de entrada y salida. Se pide calcular la presión de equilibrio, la fracción molar de pentano en el vapor, la velocidad de flujo volumétrico del vapor y la vaporización fraccional del pentano.

1. 8.36 a) Determinalaentalpiaespecifica(Kj/mol) del vapor n-hexanoa200°C y 2 atm, enrelación
con el n-hexanolíquidoa20°C y 1 atm, suponiendoque el vaporse comportacomogas ideal.
Demuestraconclaridadla trayectoriadel procesoconstruidaparaestoscálculos,e indique los
cambiosde entalpiaencada paso.Señale donde aplicólasuposiciónde laidealidaddelgas.
𝛥𝐻5 = 0
CpΔH2 y CpΔH4  tablaB.2
𝛥𝐻2 = ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇
𝑇2
𝑇1 ∆𝐻2 = (216.3𝑥10−3 𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
)(68.74°𝐶 − 20°𝐶) ∆𝐻2 = 10.542462
kJ
mol
∆𝐻4 = ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇
𝑇2
𝑇1  ∆𝐻4 = (137.44𝑥10−3 𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
) (200°𝐶 − 68.74°𝐶)+
(40.85𝑥10−5 𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
)(200°𝐶−68.74°𝐶)2
2
+
(−23.9𝑥10−8 𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
)(200°𝐶−68.74°𝐶)3
3
+
(57.66𝑥10−12 𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
)(200°𝐶−68.74°𝐶)4
4
 ∆𝐻4 = 18.0403744
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
+ 7.204880433
kJ
mol
− 0.61196853
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
+ 0.02274215
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙

∆𝐻4 = 24.65602845
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
∆𝐻3 = 28.85
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
 tablaB.1
∆𝐻1 = ∆𝐻2 + ∆𝐻3 + ∆𝐻4 + ∆𝐻5
∆𝐻1 = 10.542462
kJ
mol
+ 28.85
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
+ 24.65602845
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
+ 0
∆𝐻1 = 6404849045
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
b) ¿Cual esla entalpiade n-hexanolíquidoa20°C a 1 atm enrelaciónconel vapor de n-hexanoa
200°C a 2 atm?
c) A partirdel valorĤ calculadoenel inciso(a) yasumiendocomportamientoideal de gas
determine laenergíainternaespecifiadel vapora200°C y 2 atm.Indique de nuevodonde empleó
la suposicióndel gasideal.
χ(n-hexano l, 20°C, 1 atm)
χ(n-hexano l, 68.74°C, 1 atm)
χ(n-hexano v, 68.74°C, 1 atm)
χ(n-hexano v, 200°C, 1 atm)
χ(n-hexano v, 20°C, 2 atm)ΔH1
ΔH2
ΔH3
ΔH4
ΔH5 se comporta como gas ideal (depende de la temperatura y no de la presión) con T constante por lo tanto

2. Ciclopentano
V=1550L/s
T=150°C
P=1 atm
ṁ= 16465.84 mol/s
∆𝐻 = ∆𝑈 + ∆(𝑃𝑉)  𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇 ; 2𝑎𝑡𝑚 = 202650 𝑁/𝑚2
∆𝑈 = ∆𝐻 − 𝑃∆(𝑉) 
𝑉
𝑛
=
𝑅𝑇
𝑃

𝑉
𝑛
=
(8.3148
𝐽
𝑚𝑜𝑙𝐾
)(473.15𝐾)
202650 𝑁/𝑚2
∆𝑈 = 64.0727
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
− 1.945
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
∆𝑈 = 62.1327
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
8.45 una coriiente de vaporde ciclopentanopuro,que fluye arazónde 1550 L/s a 150°C y 1 atm,
entraa unaenfriadoradonde 55% de alimentaciónse condensaapresiónconstante.
a) ¿Cuál esla temperaturaenlasalidadel condensador?Expliquecómolosabe (unaoraciónes
suficiente)
𝐺𝐸 =
𝜌
𝜌𝑟𝑒𝑓
( 𝜌𝑟𝑒𝑓)( 𝐺𝐸) = 𝜌
𝜌𝑟𝑒𝑓 = (1000
𝑘𝑔
𝑚3)(
1𝑚3
1000𝑙
)
𝜌 = (1
𝑘𝑔
𝑙
) (0.745)
𝜌 = 0.745
𝑘𝑔
𝑙
(0.745
𝑘𝑔
𝑙
) (
1000𝑔
1𝑘𝑔
) = 745
𝑔
𝑙
ṁ = (1550
𝑙
𝑠
)(
1𝑚𝑜𝑙
70.13𝑔
) (
745𝑔
1𝑙
)
ṁ = 16465.84
𝑚𝑜𝑙
𝑠
b) Prepara y llenaunatablade entalpiasenentradaysalida,ycalcule lavelocidadde enfriamento
requerdioenKW
ENTRADA SALIDAS
Ciclopentano (45%v)
P= 1 atm
T= 49.3°C tabla B.1
Ciclopentano (55%l)
P=1 atm

3. Ciclopentano (v, 49.3°C,1atm)
Ciclopentano (l, 49.3°C,1atm)
Sustancias ṅ mol/s Ĥ kJ/mol ṅmol/s ĤkJ/mol
Ciclopentano l 0 0 ṅ1 Ĥ2
Ciclopentano v 16465.84 Ĥ1 ṅ2 Ĥ3
REFERENCIA:(v,150°C, 1 atm)  Ĥ1=0
ṅ1 = (ṁ)(55%𝑙)
ṅ1 = (16465.48
𝑚𝑜𝑙
𝑠
)(0.55)
ṅ1 = 9056.014
𝑚𝑜𝑙
𝑠
ṁ = ṅ1 + ṅ2
ṅ2 = ṁ − ṅ1
ṅ2 = 16465.48
𝑚𝑜𝑙
𝑠
− 9056.014
𝑚𝑜𝑙
𝑠
ṅ2 = 7409.466
𝑚𝑜𝑙
𝑠
ciclopentano(v,150°C,1atm) ciclopentano(v,49.3°C,1 atm)
𝛥𝐻2 = ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇
𝑇2
𝑇1  ∆𝐻2 = ∫ 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑝𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑜 𝑑𝑇
150
49.3
 ∆𝐻2 = (73.39 𝑥10−3)(49.3°𝐶 − 150°𝐶) +
(39.28𝑥10−5)(49.3°𝐶−150°𝐶)2
2
+
(−25.54𝑥10−8)(49.3°𝐶−150°𝐶)3
3
+
(68.66𝑥10−12)(49.3°𝐶−150°𝐶)4
4
∆𝐻2 = (−7.390373
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
) + (−3.941651764
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
) + (0.277124055
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
)
+ (−8.58838271𝑥10−3
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
)
∆𝐻2 = −11.06348909
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
ΔH3
ΔH3.1
ΔH3.2

4. Ciclopentano (v, 150°C,1atm)
∆𝐻3.1 = ∆𝐻2 ∆𝐻3.1 = −11.06348909
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
∆𝐻3.2 = −27.30
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
 Tabla B.1
∆𝐻3 = ∆𝐻3.1 + ∆𝐻3.2
∆𝐻3 = (−11.06348909
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
) + (−27.30
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
)
∆𝐻3 = −38.36348909
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
𝑄 = ∆𝐻
𝑄 = ∑ ṁ𝑖Ĥ𝑖 −
𝑂𝑈𝑇
∑ṁ𝑖Ĥ𝑖
𝑖𝑛
𝑄 = [(9056.014
𝑚𝑜𝑙
𝑠
)(−11.06348909
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
) + (7409.466
𝑚𝑜𝑙
𝑠
)(−38.36348909
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
)]
− (16465.84
𝑚𝑜𝑙
𝑠
)(0
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
)
𝑄 = −100191.1121
𝑘𝐽
𝑠
+ −284252.9681
𝑘𝐽
𝑠
𝑄 = −384444.0802
𝑘𝐽
𝑠
(−384444.0802
𝑘𝐽
𝑠
) (
1000𝐽
1𝑘𝐽
) (
1𝑊
1
𝐽
𝑠
)(
10−3 𝐾𝑊
1𝑊
) = −384444.0802 𝐾𝑊
ENTRADA SALIDAS
Sustancias ṅ mol/s Ĥ kJ/mol ṅmol/s ĤkJ/mol
Ciclopentano l 0 0 9056.014 -8.84
Ciclopentano v 16465.84 0 7409.466 -38.36

5. 8.51 una mexclaliquidaquimolarde n.pentano yn-hexanoa80°C y 5 atm se alimentaaun
evaporadorinstantáneoarazónde 100 mol/s.cuandolaalimentaciónse expone alapresión
reducidade evaporadorse vaporizaunacantidadconsiderable.Latemperaturadel tanque se
mantiene a651C agregandocalor.Las fasesde vapor,liquido,que estánenequilibrioentre si,se
dividenydescargancomocorrientesseparadas.Lacorriente de productocontiene 41mol% de
pentano.A continuaciónincluyeel diagramade flujoylatablade entalpiasde entradaysalidas
para el proceso.
REFERENCIA:P(L,65°C ; H(L, 65°C)
ENTRADA SALIDA
SUSTANCIAS ṅ mol/s Ĥ kJ/mol ṅ mol/s Ĥ kJ/mol
P L ṅa Ĥa ṅc Ĥc
P v - - ṅd Ĥd
H L ṅb Ĥb ṅe Ĥe
H l - - ṅf Ĥf
P (L,65°, Po) P(L,80°C, 5atm)
H(L, 65°C, Po) H(L,80°C, 5atm)
Ĥ𝑐 = 0 = Ĥ𝑒
P(V,65°C, ) P(L,80°C, 5atm)
XH= (1-XP)=0.59 mol
Ĥa
Ĥb
Ĥf
Ĥd

6. H(V,65°C ) H(L, 80°C, 5 atm)
a) Usa laleyde Raoult para calcularel equilibriovapor-líquido,calcule(i) lapresióndel
sistemaPo(atm);(ii) lafracciónmolardel pentanonel vaporproducido,Yp,(iii) la
velocidaddel flujovolumétricodel vaporproducido,V(L/s);y(iv) lavaporizaciónfraccional
del pentano,f(molesvaporizados/molesalimentados).