Guía de ejercicios - Facultad de Ingeniería - UBA

Guía de ejercicios
Rev 3 Página 33
7. Compresión en etapas (2)
76.49 Operaciones de Transferencia de
cantidad de movimiento y energía
Facultad de Ingeniería
UBA
Se quieren comprimir 500 Nm 3 /h de hidrógeno desde una presión de 300 mmHg(a) y 50°C hasta
5kgf/cm 2 (g), para ello se va a emplear un compresor alternativo de simple efecto con una
velocidad de rotación de 300 rpm. Suponer un rendimiento isoentrópico del 85%.
Se pide:
a) Calcular el número de etapas necesarias para que la temperatura del gas no supere en ningún
momento los 150°C.
b) Dimensionar el o los cilindros suponiendo una relación diámetro/carrera de 1:10 como máximo.
Suponer que los cilindros tienen una relación de espacio nocivo del 5%.
c) Calcular la cantidad de calor que se debe retirar en los inter-enfriadores si los hubiera, para
llevar la temperatura a 50°C en cada entrada a los cilindros. Determinar el caudal de agua
necesaria si la misma se dispone a 25°C y se permite un salto térmico de la misma como máximo
de 10°C.
d) Calcular la potencia del compresor.
Asumir una pérdida de carga de 50 kPa para los posibles inter-enfriadores.
8. Compresión a elevada presión.
Una mezcla de 3000 SCFM de 60% de CH4 y 40% de N2 (base seca de 60 °F y 14,7 psia) se
desea comprimir desde 16 psig hasta 3500 psig. La temperatura de succión es de 90 °F. Se
utilizarán inter-enfriadores con agua a 85 °F para enfriar el gas a 90 °F. El gas a comprimir está
saturado con vapor de agua. En cada intercambiador se produce una pérdida de presión de 5
psig.
Criterio de cálculo:
• Utilizar 4 etapas de compresión
• Utilizar temperaturas y presiones pseudo-críticas para estimar z.
Calcular :
a) Presión de descarga de cada etapa.
b) Moles de agua que ingresan en cada etapa.
c) Verificar si una potencia de 1360 HP del motor es adecuada.
9. Compresión de una mezcla de gases.
Se quiere utilizar un compresor alternativo para comprimir 4.000 kg/h de gas desde presión
atmosférica hasta 2,03 MPaa. El gas está formado por un 40% v/v de C1, 30% de C2 y 30% de
C3. La temperatura de aspiración es de 25 ºC y la máxima admisible es de 150 ºC. Se dispone de
un accionamiento de 300 rpm. Se puede estimar el espacio nocivo en un 7% y 50 kPa como la
caída de presión admisible para cada enfriador interetapa que sea necesario.
Se pide:
a) Especificar el número de etapas más conveniente.
b) Calcular la temperatura de descarga y la potencia requerida en el eje para un rendimiento
isentrópico de la compresión del 88% y un rendimiento mecánico de la transmisión del 90%.
c) Determinar el volumen de desplazamiento requerido para cada cilindro.