59793117 Caso de Estudio

Propiedades Termodinámicas del Gas Natural

4.3 CASO DE ESTUDIO:

ENFRIAMIENTO DEL GAS NATURAL CON UN

SISTEMA DE REFRIGERACIÓN CON

ECONOMIZADOR MODIFICADO

A continuación se muestra un cálculo completo utilizando los métodos de los

tres capítulos de propiedades. El lector podrá recalcular cada unos de los procesos y

consultar las dudas con el profesor si las tuviera. Este es un sistema de refrigeración

con economizador modificado que tiene el objetivo de reducir los requerimientos

de potencia de los compresores en el enfriamiento del gas natural.

Enunciado del problema

Utilizando el Sistema de Refrigeración mostrado en la Fig. 4-27, determine

las condiciones de presión, temperatura, potencia total y la tasa de circulación del

refrigerante (Propano), para manejar 25 MMpcnd de Gas Natural de composición

conocida de 500 lpca y 100 ºF, el cual será enfriado hasta -15 ºF, considerando una

eficiencia de compresión de 0,80.

Datos:

Qg = 25 MMpcnd.

Temperatura de entrada (GN) = 100 ºF → 100 + 460 = 560 R

Presión de entrada (GN) = 500 Lpca.

Temperatura de Salida (GN) = -15 ºF → -15 + 460 = 445 R

Presión de de Salida (GN) = 500 Lpca.

144


Componentes

C1 C2 C3 nC4 nC5 nC6

% Molar 73.0 11 8 4 3 1

Fig. 4.27. Sistema de Refrigeración con economizador modificado

145


Para el cálculo de Ki se pueden usar las gráficas de Campbell que se publican

al final del texto, las cuales no estan en función del Pk (punto de

convergencia), o en su caso si se usa el GPSA se asume un pK de 2000 Lpca

para realizar este cálculo.

146

Cálculo de Fases – Punto 1

P1(lpca) 500 Pk (lpca) 2000

T1(ºF) 100 L 0,034633031

Componente Zi Ki ∑(Zi*Ki) ∑(Zi/Ki) ∑[Zi/[L+(V*Ki)]C1 0,7300 5,500 4,015 0,133 0,137C2 0,1100 1,380 0,152 0,080 0,080C3 0,0800 0,510 0,041 0,157 0,152

n-C4 0,0400 0,186 0,007 0,215 0,187n-C5 0,0300 0,073 0,002 0,411 0,285n-C6 0,0100 0,029 0,000 0,341 0,159

Σ 1,0000 - 4,218 1,337 1,000

Componente Ki Xi Yi = Xi(Ki)C1 0,7300 0,1366 0,7513C2 0,1100 0,0805 0,1111C3 0,0800 0,1518 0,0774

n-C4 0,0400 0,1867 0,0347n-C5 0,0300 0,2854 0,0208n-C6 0,0100 0,1589 0,0047

Σ 1,0000 1,0000 1,0000

L = 0,034633V = 0,965367


Cálculo de Entalpía – Punto 1

a) Se calcula la Entalpía Global o Total (Método de Correlaciones)

√ Se calculan las propiedades seudocríticas de las fases Líquida y Vapor

Fase Líq. = 0,034633

Componente Xi Tci Xi*Tci Pci Xi*Pci wi Xi*wiC1 0,1366 343,3400 46,8995 667,8000 91,2201 0,0126 0,0017C2 0,0805 550,0700 44,2683 707,8000 56,9621 0,0978 0,0079C3 0,1518 665,9200 101,0941 616,3000 93,5613 0,1541 0,0234

n-C4 0,1867 765,5100 142,9582 550,7000 102,8427 0,2015 0,0376n-C5 0,2854 845,7000 241,3876 488,6000 139,4608 0,2524 0,0720n-C6 0,1589 911,8000 144,9181 436,9000 69,4393 0,2998 0,0476

Σ 1,0000 - 721,5259 - 553,4861 - 0,1903

Fase Vapor = 0,965367

Componente Yi Tci Yi*Tci Pci Yi*Pci wi Yi*wiC1 0,7513 343,3400 257,9474 667,8000 501,7105 0,0126 0,0095C2 0,1111 550,0700 61,0903 707,8000 78,6077 0,0978 0,0109C3 0,0774 665,9200 51,5580 616,3000 47,7162 0,1541 0,0119

n-C4 0,0347 765,5100 26,5902 550,7000 19,1287 0,2015 0,0070n-C5 0,0208 845,7000 17,6213 488,6000 10,1806 0,2524 0,0053n-C6 0,0047 911,8000 4,2461 436,9000 2,0346 0,2998 0,0014

Σ 1,0000 - 419,0534 - 659,3784 - 0,0459

√ Se calcula las Entalpías de cada Componente Puro (Método Gráfico) (Fig.

24-3) T = 100 ºF

a 100 ºF Fase Líquida = 0,034633 Fase Vapor = 0,0965367

Componente Mi δ (60º/60º) Hi º Xi XiMiHi º Yi YiMiHi ºC1 16,0430 0,30000 288 0,1366 631,1349 0,7513 3471,2418C2 30,0700 0,35619 180 0,0805 435,5932 0,1111 601,1186C3 44,0970 0,50699 155 0,1518 1037,6352 0,0774 529,1939

n-C4 58,1230 0,58401 150 0,1867 1628,1615 0,0347 302,8380n-C5 72,1500 0,63112 145 0,2854 2986,0905 0,0208 217,9846n-C6 86,1770 0,66383 125 0,1589 1712,0818 0,0047 50,1640

Σ - - - 1,0000 8430,6971 1,0000 5172,5411

147


√ Se Aplica la Regla de Kay para hallar el cambio de Entalpía

Fase Líquida

P1=500 Lpca ¿ }¿¿¿¿¿GPSA

{Fig . 24 . 6⇒(Hº-HRTC )

º

=4 . 5¿ ¿¿¿

Fase Vapor

P1=500 Lpca ¿ }¿¿¿¿¿GPSA

{Fig . 24 . 6⇒(Hº-HRTC )

º

=0 . 50 ¿¿¿¿

√ Se Calcula la Entalpía del Gas natural con la Ecuación:

Fase Líquida

H L=(Hº ) L−(Hº-H ) L Ec.(1) ;

(Hº−H )L=RTC[(Hº-HRTC )

º

+Wi (Hº-HRTC )

' ] Ec.(2)

Sustituyendo valores en Ec. (2) Se tiene:

(Hº−H )L=(1.986 ) (721 .53 ) [ (4 .5 )+0. 01903 (5 .2 ) ] (Hº-H)L = 6590.11 Btu/lbmol


H L=(Hº ) L−(Hº-H ) L HL = 8430.6971 – 6590.11 HL = 1840.5871 Btu/lbmol

Fase Vapor

H V=(Hº )V−(Hº-H )V Ec.(3) ;

(Hº−H )V=RTC [(Hº-HRTC )

º

+Wi(Hº-HRTC )

' ] Ec.(4)


(Hº−H )V=(1 .986 ) (419 .10 ) [ (0 . 5 )+0 . 0459 (0.15 ) ] (Hº-H)V = 421.89 Btu/lbmol


H V=(Hº )V−(Hº-H )V HV = 5172.5411 – 421.89 HV = 4750.6511 Btu/lbmol

148


√ Se Calcula la Entalpía del Gas Natural en el Punto (1) con la Ecuación:

H1 = L(HL) + V(HV) Ec.(5)H1 = (0.034633) (1840.5871) + (0.965367) (4750.6511) H1 = 4649.87 Btu/lbmol

Calculo de Fases – Punto 2

P2(lpca) 500 Pk (lpca) 2000

T2(ºF) 48 L 0,149741218


n-C4 0,0400 0,092 0,004 0,437 0,176n-C5 0,0300 0,031 0,001 0,977 0,171n-C6 0,0100 0,011 0,000 0,927 0,063

Σ 1,0000 - 3,499 2,892 0,907


n-C4 0,0400 0,1757 0,0161n-C5 0,0300 0,1706 0,0052n-C6 0,0100 0,0629 0,0007

Σ 1,0000 0,9065 1,0165

L = 0,149741V = 0,850259

149



a) Se calcula la Entalpía Global o Total (Método de Correlaciones)

√ Se calculan las propiedades seudocriticas de las fases Líquida y Vapor

Fase Líq. = 0,149741

Componente

Xi Tci Xi*Tci Pci Xi*Pci wi Xi*wi

C1 0,1792 343,3400 61,5390 667,8000 119,6940 0,0126 0,0023C2 0,1163 550,0700 63,9956 707,8000 82,3460 0,0978 0,0114C3 0,2017 665,9200 134,3067 616,3000 124,2990 0,1541 0,0311

n-C4 0,1757 765,5100 134,5163 550,7000 96,7696 0,2015 0,0354n-C5 0,1706 845,7000 144,2742 488,6000 83,3539 0,2524 0,0431n-C6 0,0629 911,8000 57,3764 436,9000 27,4926 0,2998 0,0189

Σ 0,9065 - 596,0081 - 533,9551 - 0,1420



n-C4 0,0161 765,5100 12,3230 550,7000 8,8651 0,2015 0,0032n-C5 0,0052 845,7000 4,4307 488,6000 2,5598 0,2524 0,0013n-C6 0,0007 911,8000 0,6191 436,9000 0,2966 0,2998 0,0002

Σ 1,0165 - 400,2098 - 677,1537 - 0,0349


24-3) T = 48 ºF

a 48 ºF Fase Líquida = 0,149741 Fase Vapor = 0,850259


n-C4 58,1230 0,58401 125 0,1757 1276,6798 0,0161 116,9566n-C5 72,1500 0,63112 120 0,1706 1477,0319 0,0052 45,3597n-C6 86,1770 0,66383 90 0,0629 488,0537 0,0007 5,2661

Σ - - - 0,9065 5632,0941 1,0165 4331,1604

150



Fase Líquida

P2=500 Lpca ¿ }¿¿¿¿¿GPSA

{Fig . 24 . 6⇒(Hº-HRTC )

º

=4 . 5¿ ¿¿¿

Fase Vapor

P2=500 Lpca ¿ }¿¿¿¿¿GPSA

{Fig. 24 . 6⇒(Hº-HRTC )

º

=0 . 52¿ ¿¿¿

√ Se Calcula la Entalpía del Gas natural con la Ecuación:Fase Líquida

H L=(Hº ) L−(Hº-H ) L Ec.(6) ;


º

+Wi (Hº-HRTC )

' ] Ec.(7)


(Hº−H )L=(1.986 ) (596 . 01 ) [ (4 . 5 )+0 .1420 (6 . 0 )) ] (Hº-H)L = 6335.0332 Btu/lbmol


H L=(Hº ) L−(Hº-H ) L HL = 5632,0941 – 6335.0332 HL = - 702.9391 Btu/lbmol

Fase Vapor

H V=(Hº )V−(Hº-H )V Ec.(8) ;


º

+Wi(Hº-HRTC )

' ] Ec.(9)


(Hº−H )V=(1 .986 ) (400 .21 ) [ (0 . 52 )+0 .0349 (0 . 15 ) ] (Hº-H)V = 417.4657 Btu/lbmol


H V=(Hº )V−(Hº-H )V HV = 4331,1604 – 417.4657 HV = 3913.6947 Btu/lbmol

151



H2 = L(HL) + V(HV) Ec.(10)H2 = (0,149741) (- 702.9391) + (0,850259) (3913.6947) H2 = 3222.40 Btu/lbmol

Calculo de Fases – Punto 3

P(lpca) 500 Pk (lpca) 2000T(ºF) -15 L 0,235274315


n-C4 0,0400 0,031 0,001 1,301 0,155n-C5 0,0300 0,008 0,000 3,614 0,124n-C6 0,0100 0,002 0,000 4,200 0,042

Σ 1,0000 - 2,555 10,206 1,000


n-C4 0,0400 0,1546 0,0048n-C5 0,0300 0,1242 0,0010n-C6 0,0100 0,0422 0,0001

Σ 1,0000 1,0000 1,0000

L = 0,235274

V = 0,764726


a) Se calcula la Entalpía Global o Total (Método de Correlaciones)√ Se calculan las propiedades seudocriticas de las fases Líquida y Vapor

Fase Líq. = 0,235274

Componente Xi Tci Xi*Tci Pci Xi*Pci wi Xi*wiC1 0,2568 343,3400 88,1601 667,8000 171,4724 0,0126 0,0032C2 0,1789 550,0700 98,4050 707,8000 126,6222 0,0978 0,0175C3 0,2434 665,9200 162,0996 616,3000 150,0210 0,1541 0,0375

n-C4 0,1546 765,5100 118,3251 550,7000 85,1218 0,2015 0,0311n-C5 0,1242 845,7000 105,0031 488,6000 60,6651 0,2524 0,0313n-C6 0,0422 911,8000 38,4571 436,9000 18,4272 0,2998 0,0126

Σ 1,0000 - 610,4500 - 612,3298 - 0,1334

152




n-C4 0,0048 765,5100 3,6373 550,7000 2,6166 0,2015 0,0010n-C5 0,0010 845,7000 0,8715 488,6000 0,5035 0,2524 0,0003n-C6 0,0001 911,8000 0,0916 436,9000 0,0439 0,2998 0,0000

Σ 1,0000 - 373,8670 - 669,0576 - 0,0255


24-3) T = -15 ºF

a -15 ºF Fase Líquida = 0,235274 Fase Vapor = 0,764726


n-C4 58,1230 0,58401 110 0,1546 988,2496 0,0048 30,3788n-C5 72,1500 0,63112 90 0,1242 806,2402 0,0010 6,6918n-C6 86,1770 0,66383 82 0,0422 298,0455 0,0001 0,7096

Σ - - - 1,0000 4837,6883 1,0000 3478,9913


Fase Líquida

P3=500 Lpca ¿ }¿¿¿¿¿GPSA

{Fig . 24 . 6⇒(Hº-HRTC )

º

=4 . 7¿ ¿¿¿

Fase Vapor

P3=500 Lpca ¿ }¿¿¿¿¿GPSA

{Fig . 24 . 6⇒(Hº-HRTC )

º

=0 . 84 ¿ ¿¿¿

153


√ Se Calcula la Entalpía del Gas natural con la Ecuación:

Fase Líquida

H L=(Hº ) L−(Hº-H ) L Ec.(11) ;


º

+Wi (Hº-HRTC )

' ] Ec.(12)


(Hº−H )L=(1.986 ) (610 . 45 ) [ (4 .7 )+0 .1334 ( 6.2 )) ] (Hº-H)L = 6700.7759 Btu/lbmol


H L=(Hº ) L−(Hº-H ) L HL = 4837.6883 – 6700.7759 HL = -1863.0876 Btu/lbmol

Fase Vapor

H V=(Hº )V−(Hº-H )V Ec.(13) ;


º

+Wi(Hº-HRTC )

' ] Ec.(14)


(Hº−H )V=(1 .986 ) (373. 87 ) [ (0 . 84 )+0. 0255 (0 .25 ) ] (Hº-H)V = 628.4384 Btu/lbmol

Sustituyendo valores en Ec. (13) Se tiene :

H V=(Hº )V−(Hº-H )V HV = 3478.9913– 628.4384 HV = 2850.5529 Btu/lbmol


H3 = L(HL) + V(HV) Ec.(15)H3 = (0,235274) (-1863.0876) + (0,764726) (2850.5529) H3 = 1741.56 Btu/lbmol

Punto 16: Se asume un valor de Temperatura, se toma T16 = 100 ºF

Se Tiene {T 16= 100 ºF ¿}¿¿ en tablas de H 2 O se Tiene →¿ {H 16= 67 .97 Btu/lbs ¿ ¿¿

Punto 17: Se asume un Δt = 20 ºF y entonces T17 = T16 +Δt = (100 + 20) ºF → T17 = 120 ºF

Se Tiene {T 17= 120 ºF ¿}¿¿ en tablas de H 2 O se Tiene →¿ {H 17= 87 .97 Btu/lbs ¿ ¿¿

154


Punto 8: Se asume un Δt = 20 ºF y entonces T8 = T16 +Δt = (100 + 20) ºF → T8 = 120 ºF

Se Tiene {T 8= 120 ºF ¿ }¿¿ en Fig . 24-26 GPSA 1994 se Tiene →¿ {H 8= -780 Btu/lbs ¿¿¿

Punto 12: Se asume un Δt = 10 ºF y entonces T3 = T12 +Δt → T12 = -25 ºF

Se Tiene {T 12= -25 ºF } en Fig . 24-26 GPSA 1994 se Tiene →¿ {P 12= 22 lpca ¿ ¿¿

Cálculo de la Presión Intermedia del Ciclo:

El ciclo contiene una presión intermedia, que se puede aproximar utilizando la

relación global de compresión para el refrigerante en el sistema de la siguiente

manera:

Pmáx = PDescarga Compresor de Alta (C1) Pmáx = P7 = P8 = 250 lpca

Pmín = PSucción Compresor de Baja (C2) Pmín = P4 = P12 = 22 lpca

Pint=√( Pmin)( Pmáx) Pint=√(22 )(250) Pint = 74.16 lpca

Punto 9:

Se Tiene {P 9= Pint=74 .16 lpca ¿ }¿¿ en Fig . 24-26 GPSA 1994 se Tiene → {T 9= 38 ºF

Punto 10:

Se Tiene {P 10= Pint=74 .16 lpca ¿}¿¿ en Fig . 24-26 GPSA 1994 se Tiene → {T 10=38 ºF

Punto 11:

Se Tiene {P 11= Pint=74 .16 lpca ¿ }¿¿ en Fig. 24-26 GPSA 1994 se Tiene →¿ {H 11=−830 Btu/lbs ¿ ¿¿

Punto 13:

Se Tiene {P 13= Pint= 74 . 16 lpca ¿}¿¿ en Fig . 24-26 GPSA 1994 se Tiene →¿ {T 13=38 ºF ¿ ¿¿

155


Punto 15:

Se Tiene {P 15= Pint= 74 . 16 lpca ¿}¿¿ en Fig . 24-26 GPSA 1994 se Tiene →¿ {T 15=38 ºF ¿ ¿¿

Punto 4:

Se Tiene {P 4= Pmín= 22 lpca ¿ }¿¿ en Fig . 24-26 GPSA 1994 se Tiene →¿ {T 4=−25 ºF ¿ {H 4= -690 Btu/lbs ¿ ¿¿

Punto 5i:

Se Tiene {P 5= Pint= 74 .16 lpca ¿ }¿¿ en Fig . 24-26 GPSA 1994 se Tiene →¿ {T 5=38 ºF ¿ ¿¿

Cálculo del Flujo Másico Gas Natural (GN):

mg¿

( GN )=(25x106 pcn/d) (1dia )

(379 .5 pcn/lbmol ) (24 hr ) mg¿

( GN )=2744 . 84 lbmol/hr

Calculo del Calor Evaporador (E-2):

Se Aplica la primera Ley de la Termodinámica, Contorno (2,3).

Q¿

23 =m¿

GN(ΔΗ ) Q¿

23=2744 . 84 (3222 .40-1741. 56) Q¿

23=4064668 . 86 Btu/hr

Se realiza un balance de masa, Contorno (4,12).

∑ me¿

=∑ ms¿

m¿

4=m¿

12=m¿b

Se realiza un balance de energía en el Evaporador (E-2), Contorno (2,3,4,12).

∑ me¿

He=∑ms¿

Hs m¿

GN(H 2-H 3)=m¿a(H 4−¿H 12) ¿

m¿b= Q

¿

23

(H 4-H 12) Ec.(16)

Sustituyendo los valores en Ecuación (16) se tiene:

156


m¿b= Q

¿

23

(H 4-H 12)=4064668. 86 Btu/hr

( -690+830 ) m¿b=29033 . 35 lbm/hr

Se realiza un balance de masa en el Separador, Contorno (10,11,15).

∑ me¿

=∑ ms¿

m¿

10=m¿

11+m¿

15 …..Ec.(17)

Se realiza un balance de energía en el Separador, Contorno (10,11,15).

∑ me¿

He=∑ms¿

Hs H 10m¿

10=H 11m¿

11+¿H 15m¿

15 ¿ ….. Ec.(18)

Se sustituye la Ec. (17) en Ec. (18) y despejando se tiene:

H 10 (m¿

11+m¿

15 )=H 11m¿

11+¿H 15m¿

15 ¿ (H 10-H 11)m¿

11=(H 15 -H 10)m¿

15

m¿

15=(H 10-H 11)m¿

11

(H 15 -H 10 )= (−780+830)(29033 .35)

(−680+780 ) m¿

15=14516 . 68 lbm/hr

Se sustituyen los valores en la Ec. (17) se tiene:

m¿

10=m¿

11+m¿

15 m¿

10=29033 .35+14516 .68 m¿

10=4 3550.03 lbm/hr

Cálculo del Calor Evaporador (E-1):

Se Aplica la primera Ley de la Termodinámica, Contorno (1,2).

Q¿

12 =m¿

GN (ΔΗ ) Q¿

12=2744 . 84( 4649.87-3222. 40 ) Q¿

12=3918176 .76 Btu/hr

Se realiza un balance de energía en el Evaporador (E-1), Contorno (1,2,9,13).

∑ me¿

He=∑ms¿

Hs m¿

GN(H 1-H 2)=m¿a(H 13−¿H 9) ¿

m¿a= Q

¿12

(H 13-H 9 ) Ec.(19)

Sustituyendo los valores en Ecuación (19) se tiene:

m¿a= Q

¿

12

(H 13-H 9 )=3918176 . 76 Btu/hr

( -680+780) m¿a=39181 . 77 lbm/hr

Se realiza un balance de masa, Contorno (9,13).

157


∑ me¿

=∑ ms¿

m¿

9=m¿

13=m¿a

Se realiza un balance de masa en el nodo (8,9,10).

∑ me¿

=∑ ms¿

m¿

8=m¿

9+m¿

10

m¿

8=39181 .77+4 3550 . 03 m¿

8=82731 . 8 lbm/hr

Punto 5: Calculo de la Entalpía Real

Se calcula el Trabajo Ideal del compresor C-2:

( Wi )2 =m¿

b (H 5' -H 4 )=29033 .35(-670 +690 ) ( Wi ) 2= 580667 Btu/hr

Se calcula el Trabajo Real del compresor C-2:

( Wr )2 = ( Wi )2

n ( Wr )2=

580667 Btu/hr0 .80 ( Wr )2= 725833 .75 Btu/hr

Se calcula la Entalpía Real de l compresor C-2 :

( Wr )2=m¿

b (H 5r-H 4 )

H 5 r=( Wr )2

m¿b

+H 4

H 5r= 725833 . 75 Btu/hr

29033. 35 lb/hr-690 Btu/lb

H 5r =-665 Btu/lb


∑ me¿

=∑ ms¿

m¿

14=m¿

5+m¿

15 m¿

14=m¿

11+m¿

15 m¿

14=m¿

10

m¿

14=4 3550 . 03 lbm/hr

Se realiza un balance de energía en el nodo (5,14,15).

∑ me¿

He=∑ms¿

Hs H 14m¿

14=H 5m¿

5+¿H 15m¿

15 ¿

H 14=H 5m¿

5+H 15m¿

15

m¿

14=(−665 )(29033 .35 )+(−680 )(14516 . 68 )

(4 3550. 03 ) H 14=−670 Btu/lbs


∑ me¿

=∑ ms¿

m¿

6=m¿

13+m¿

14 m¿

6=m¿a+m

¿14 m

¿6=m

¿8

158


m¿

6=82731 . 8 lbm/hr

Se realiza un balance de energía en el nodo (6,13,14).

∑ me¿

He=∑ms¿

Hs H 6m¿

6=H 13m¿

13+¿H 14m¿

14 ¿

H 6=H 13m¿

13+H 14m¿

14

m¿

6=(−680)(39181 .77 )+(−670 )(43550 . 03)

(82731 .8 ) H 6=−674 .74 Btu/lbs

Punto 14:

Se Tiene {P 14= Pint= 74 .16 lpca ¿ }¿¿ en Fig . 24-26 GPSA 1994 se Tiene → {T 14=40 ºF

Punto 6:

Se Tiene {P 6= Pint= 74 .16 lpca ¿ }¿¿ en Fig . 24-26 GPSA 1994 se Tiene →¿ {T 6=39 ºF ¿¿¿

Punto 7i:

Se Tiene {P 7=P 8= 250 lpca ¿ }¿¿ en Fig . 24-26 GPSA 1994 se Tiene →¿ {H 7= -650 Btu/lbs ¿ ¿¿

Punto 7r: Calculo de la Entalpía Real

Se calcula el Trabajo Ideal del compresor C-1:

( Wi )1 =m¿

a (H 7' -H 6 )=39181 .77 (-650 +674 . 74 ) ( Wi ) 1=9 69356 . 99 Btu/hr

Se calcula el Trabajo Real del compresor C-1:

( Wr )1 = ( Wi )1

n ( Wr )1=

969356 . 99 Btu/hr0 . 80 ( Wr )1= 1211696.24 Btu/hr

Se calcula la Entalpía Real de l compresor C-1 :

( Wi )1 =m¿

a (H 7r -H 6 )

H 7 r=( Wr )1

m¿a

+H 6

H 7r= 1211696 .24 Btu/hr

39181. 77 lb/hr-674 . 74 Btu/lb

159


H 7r =-643. 82 Btu/lb

Cálculo del Flujo Másico del Refrigerante (Propano) (mR):

m¿R=m

¿13+m

¿14 m

¿R=m

¿6=82731.8 lbm/hr

Cálculo del Flujo Másico Agua Condensador (H2O):

Se realiza un balance de masa en el Condensador, Contorno (7,8).

∑ me¿

=∑ ms¿

m¿

7=m¿

8=m¿

6=m¿R m

¿R=82731 . 8 lbm/hr

Se realiza un balance de masa en el Condensador, Contorno (16,17).

∑ me¿

=∑ ms¿

m¿

16=m¿

17

Se realiza un balance de energía en el Condensador, Contorno (7,8,16,17).

∑ me¿

He=∑ms¿

Hs m¿R (H 7−¿H 8 )=m

¿H2O(H 17-H 16) ¿

m¿

H2O=m¿R(H 7

−¿H 8 )

(H 17-H 16 )¿ Ec.(20)

Sustituyendo los valores en Ecuación (10) se tiene :

m¿

H2O=m¿R(H 7

−¿H 8)

(H 17-H 16)=(82731 . 81)( -643. 82+780 )

(87 .97-67 .97 )¿ m

¿H2O=563320 . 90 lbm/hr

Calculo de la Potencia Total del Sistema:

W Total=( Wr )1 +¿( Wr )2 ¿ Ec.(21)

Sustituyendo los valores en le Ecuación (21) se tiene:

W Total=(1211696. 24 +725833 .75 ) W Total=1 937529. 99 Btu/hr

W Total=1937529 . 99 Btu/hr2544 Btu/hr

(1Hp) W Total=7 61.61 Hp

160


Tabla de Valores de las Corrientes del Sistema de Refrigeración con Propano

Punto P (lpca) T (ºF)H(Btu/lbmol)

S Btu/lb R) m¿

(lbmol/hr)Fluido

1 500 100 4649.87 - 2744.84 GN2 500 48 3222.40 - 2744.84 GN3 500 -15 1741.56 - 2744.84 GN

PuntoP

(lpca)T

(ºF)H

(Btu/lb)S

Btu/lb R) m¿

(lb/hr)Fluido

4 22 -25 -690 1.32 29033.35 C35 74.16 50 -665 1.32 29033.35 C36 74.16 39 -674.74 1.36 82731.8 C37 250 147.2 -643.82 1.36 82731.8 C38 250 120 -780 - 82731.8 C39 74.16 38 -780 - 39181.77 C310 74.16 38 -780 - 43550.03 C311 74.16 38 -830 - 29033.35 C312 22 -25 -830 - 29033.35 C313 74.16 38 -680 - 39181.77 C314 74.16 40 -670 - 43550.03 C315 38 38 -680 - 14516.68 C316 14.7 100 67.97 - 563320.90 H2O17 14.7 120 87.97 - 563320.90 H2O

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