Este documento presenta los cálculos para resolver un problema de operaciones unitarias que involucra el equilibrio de una torre de enfriamiento. Se grafican los datos de equilibrio y se obtienen ecuaciones de tendencia. Luego, se calculan valores de entalpía a intervalos de temperatura y se determina la línea de operación. Finalmente, se aplica el método de Simpson 1/3 para calcular la integral que da la altura requerida de la torre, la cual resulta ser 22.08 pies.

1. Solución
problema 10-5.2
Operaciones
Unitarias
II

2. Neptune is the
farthest planet from
the Sun and also the
fourth-largest by
diameter in the entire
Solar System
Planteamiento de problema

3. Graficamos los datos de equilibrio
y sacamos su linea de tendencia
Introduction
y = 2.83E-04x3 - 5.69E-02x2 + 4.67E+00x - 1.18E+02
R² = 1.00E+00
0
50
100
150
200
250
40 60 80 100 120 140 160
Hy vs T

4. Datos
Del enunciado tenemos los datos mostrados a continuación
T entrada (F ) 110
K_Ga (lbmol/h ft3
atm) 6.9
T entrada (C ) 43.3333 T aire(F ) 85 T bh (F) 75
T salida (F) 85 T aire (C ) 29.4444 T bh (C) 23.89
L F awa
(lbm/h ft2) 2000
G Flujo aire (lbm/h
ft2) 1400
H (lb
awa/lb aire) 0.017

5. Calcular valores de entalpía y
la linea de operación en el
gráfico
Hy1 (btu/lbm aire) 31.407
Hy2 (btu/lbm aire) 67.122
y = 2.83E-04x3 - 5.69E-02x2 + 4.67E+00x - 1.18E+02
R² = 1.00E+00
y = 1.4286x - 90.021
R² = 1
0
50
100
150
200
250
40 60 80 100 120 140 160
Hy vs T
Calculo de flujo mínimo
necesario
y = 2.83E-04x3 - 5.69E-02x2 + 4.67E+00x - 1.18E+02
R² = 1.00E+00
y = 1.4286x - 90.021
R² = 1
y = 2.1231x - 149.06
R² = 1
0
50
100
150
200
250
40 60 80 100 120 140 160
Hy vs T
T_L1 85 31.407 Hy1
T_LN 99.3 61.768 HyN
𝑚 =
𝐿𝑐𝐿
𝐺𝑚𝑖𝑛
C_L (btu/lbm °F) 1
L (lbm/h ft2) 2000
Gmin (lbm/h ft2) 942.02

6. ● En este caso de usaron 16
intervalos, y se resolvio
la integral por método
númerico:
Cálculo de entalpías
Linea
operación Linea equilibrio
T_L (F) Hy (btu/lbm) Ti (F) Hyi (btu/lbm)
85 31.41 85 41.645
86.6667 33.791 86.6667 43.574
88.3333 36.172 88.3333 45.595
90.0000 38.553 90.0000 47.717
110 67.125 110.0000 83.883
Con las ecuaciones
obtenidas del gráfico
calculamos las entalpías,en
varios intervalos de 85°F a
110 °F
Método de Simpson 1/3
● Se resuelve la
siguiente integral
para saber la altura
(z)

7. h 2.232
Intervalos Multiplicador Hyi - Hy 1/Hyi - Hy Simpson 1/3
1 1 10.235 0.0977 0.0977
2 4 9.783 0.1022 0.4089
3 2 9.423 0.1061 0.2122
4 4 9.164 0.1091 0.4365
5 2 9.013 0.1109 0.2219
6 4 8.979 0.1114 0.4455
7 2 9.069 0.1103 0.2205
8 4 9.290 0.1076 0.4306
9 2 9.652 0.1036 0.2072
10 4 10.161 0.0984 0.3937
11 2 10.826 0.0924 0.1847
12 4 11.654 0.0858 0.3432
13 2 12.653 0.0790 0.1581
14 4 13.832 0.0723 0.2892
15 2 15.198 0.0658 0.1316
16 1 16.758 0.0597 0.0597
Integral 3.156
● Aplicando el
método numeric
obtenemos el
valor de la
integral
solamente falta
multiplicar por
las constantes

8. Altura de la torre
Obtenemos una altura de
torre de 22.08 ft (6.73 m)
P (atm) 1
Mb (g/mol) 29
G (lbm/h ft2) 1400
K_Ga (lbmol/h ft3 atm) 6.9
z (ft) 22.08
z (m) 6.73