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Este curso es impartido por:

Quinter

Ingeniero Químico

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TEMA 4: EJERCICIO PRÁCTICO

4.1 Definimos del problema

4.2 Solución paso a paso

4.3 Problema propuesto

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4.1 Definimos el problema

En este tema vamos a plantear un problema práctico donde el alumno, además de resolver un problema, aprenderá algunas nociones básicas de ensayo y error.

El problema que tenemos que estudiar es el siguiente:

Tenemos un corriente al 20% (masa) de sacarosa (sucrose) (100 m3/h, 1 bar, beta 0,2), la concentración para vender este producto debe ser como mínimo del 75% ( fracción en masa). Para comenzar el estudio nos plantean en subir la concentración de forma inicial al 50% mediante dos evaporadores en serie. Disponemos de vapor de alimentación de 3.5 bar a la temperatura de saturación. ( Usar Van Laar como fluidpackage)

Calcular:

Caudal de vapor necesario, concentración intermedia, temperaturas de todas las corrientes y caudales de condensados.

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4.2 Solución paso a paso.Lo primero que tenemos que hacer es definir nuestra component list. Esto ya sabemos hacerlo de lecciones anteriores. Como componentes tradicionales buscamos agua y sacarosa (sucrose) y lo añadimos a nuestra lista.

Después tenemos que definir nuestro fluidpackage, este nos viene definido por el problema como Van Laar (Modelo de actividad). Entramos en el PFD para definir la simulación.

(NOTA: Saldrá un mensaje de alerta diciendo que los parámetros del modelo de actividad serán considerados como cero.)

Ahora definimos las corrientes iniciales a las cuales llamaremos Vapor vivo y Sacarosa20. Tenemos todos los datos para definir estas corrientes menos uno. No sabemos el caudal de vapor que vamos a emplear en la simulación.

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Ahora añadimos el primer efecto de la batería de evaporadores. Si buscamos en la paleta de objetos descubriremos que no existe el equipo evaporator. El evaporador tendremos que crearlo como combinación de los equipos simples detallados en la paleta de objetos.

Añadimos un Separator y un Cooler. Con la combinación de estos equipos definiremos nuestro Evaporator.

El Vapor vivo entra en el Cooler (E-100) condensado y creando una corriente de energía (Q-100). Esta corriente de energía entra en el Separator (efecto 1), saliendo del mismo dos corrientes de materia, una de vapor secundario (V1) y una de licor concentrado (L1). De momento los equipos no están resueltos porque nos falta el caudal de vapor, si introducimos un valor, veremos que el sistema se resuelve.

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Ahora nuestro PFD ha cambiado, tomando el siguiente aspecto:

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Ahora añadimos el segundo efecto, para ello haremos como el primer efecto, usando como vapor el vapor generado en el 1º efecto. Para todos los efectos definimos la perdida de presión como 0 bar

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Ya tenemos la simulación planteada. Para resolverla nos queda dos opciones:

•El ensayo y error: Ir probando varios caudales de Vapor vivo hasta resolver el problema.

•La opción Adjust. Con esta opción podremos resolver fácilmente el problema.

Este módulo de Hysys lo que nos hace es calcular una variable dándole un valor inicial de esa variable y el valor de otra variable final de cálculo.

En este caso no sabemos el caudal de calor que debemos dar al 1º efecto de la batería de evaporadores, a este calor le damos un valor inicial de 1e+4 KJ/Kg. Veremos que el sistema se resuelve, pero no como nosotros queremos.

Ahora introducimos el modulo adjust de la paleta de objetos.

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Cuando pulsamos dos veces sobre el modulo, obtenemos lo siguiente:

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Ahora definimos la variable de tanteo, (Adjusted variable). Esta variable será el flujo de calor de entrada al 1º efecto

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Ahora le fijamos la variable fija de calculo (Target variable). En nuestro caso la fracción en masa de sacarosa de la corriente Licor50

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Lo pulsamos dos veces

Ahora le fijamos el valor final de la variable de cálculo. En nuestro caso es 0.5

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Ahora definimos los parámetros del modulo. El paso (Step) lo subimos a 100000 y el numero de iteraciones a 1000.

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Pulsamos Star, Ya tenemos el sistema resuelto. Podemos ampliar la tolerancia a valores mas pequeños (1e-6) para obtener valores mas exactos. Una vez resuelto podemos eliminar la función Adjust sin problemas.

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Poner el 3º efecto para subir la concentración al 75%. Calcular la economía de la batería usando vapor vivo de 3.5 y de 11 bar

4.3 Problema resuelto.