Tarea 2.xlsx

En la etapa de acondicionamiento de materia prima de una planta de bioetanol se requiere tratar 40 m3/h de una mezcla de 45°Bx. Esta etapa consta de: mezclado, pasteurización y flasheo. Se dispone de Jugo clarificado (14°Bx) y meladura (60°Bx) para realizar la mezcla. La mezcla abandona el mezclador estático con una temperatura de 40°C. La pasteurización se realiza en un calentador de contacto directo (el vapor se inyecta a la mezcla) hasta una temperatura de 120°C. Para la pasteurización se utiliza vapor saturado de 123°C. La temperatura de ebullición del agua a la presión local es de 96,4°C.

m3 47953.2842 kg/h m2(Meladura) 32316.3437 kg/h m11(Jugo) 15636.9405 kg/h

X3 X2 X1

a) La cantidad de jugo y meladura necesaria

F1= X1=0.14

0.45 0.6 0.14

Mezclador Estático

F2= X2=0.6

Mezclador Estático

F2= X2=0.6

F3=40m3/h X3=0.45

b) La cantidad de vapor requerida para la pasteurización (Ayuda: el vapor que se inyecta se condensa y se incorpora a la mezcla) c) Brix de la mezcla en la salida Mezcla T1=40°C F1=40m3/h Brix 45°

Calor latente vapor ʎ=2493.96-2.07468T-0.00296T^2 T=T° del vapor en °C

Cp=1-0.007Brix Cp= Brix entrada

0.685 45

Q=mCpΔT

ʎ ʎ

2193.99252 Kj/Kg 524.376797 Kcal/kg Qcedido a la mezcla=Qentregado vapor

T1 T3 F1 Densidad m1 Q=

40 °C 120 °C 40 m3/h 1.1988321 kg/L 47953.2842 kg/h 2627839.97 Kcal/h

2627839.9728528 = 526.38*mvap mvapor 5011.35822 kg/h m3 52964.6424 kg/h Solidos iniciales 21578.9779 Brix Final 40.7422327

Vapor sat T2=123°C F2=

T3=120°C F3= X3=

El flujo y el brix de salida de la mezcla después del tanque flash

Mezcla T1=120°C m=52.94557 ton/h Brix 40.7°

Mezcla T2=120°C

Cp= Q= ʎ= ʎ mvapor= msalida Brix salida

0.7148043708 893480.8459 Kcal/h 2266.4536864 KJ/kg 541.69543174 Kcal/kg 1649.415508412 kg/h 51315.22688623 42.0518025324

Vapor flash T3=96.4°c

m

2. Suponga que el vapor flash generado en el numeral anterior se envía a un calentador de placas para recuperar la energía. En ese calentador ingresa la mezcla del numeral anterior a 40°C, para precalentarla antes de ingresar al pasteurizador

a) Calcule la temperatura de salida de la mezcla que abandona el precalentamiento (Ayuda: El vapor flash cede a la mezcla el calor latente)

ʎ=

Mezcla

541.695432 Kcal/kg

Q=mCp(T2-T1) T2=(Q/mCp)+T1 T2

Tanque flash

67.2004644 °C

T2=

Estime el área del intercambiador de calor para aprovechar el vapor de flasheo. Suponga que el calentador tiene un coeficiente de transferencia de calor U=742,05 kCal/m2h°C

T1=96.4°C Q=UAΔT A=Q/U*ΔT Mezcla

T2=

A

44.2658026 m2

Q=

893465.591 Kcal/h