El ejercicio consiste en reproducir en MS Excel la simulación dinámica de la columna de destilación discontinua de la Práctica 3. La entrega del ejercicio email a amguadix@gmail.com que deberá tener la palabra SIMOP2 en el asunto. En el email se incluirá un enlace rapidshare al archivo .xls relevante. Los ejercicios recibidos hasta el 25 de mayo serán recompensados con hasta 1 punto extra (dependiendo de su calidad) para su autor (individual) en la calificación final de la asignatura.
Para que el archivo no sea demasiado pesado, usar DT=0.1.
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Ejercicio propuesto 1 tipo examen
ResponderEliminarEnunciado:
10 moles de una mezcla equimolecular de dos compuestos (A y D) se somenten a destilación diferencial. El destilado según se va condensando se va alimentando a un tanque en el que se produce la reacción de equilibrio: A+B->C con kd=2L/(mol h) y ki=0.5h^-1.
La velocidad de vaporización es de 1 mol/h si el destilado es más rico en el componente más volátil y nula en el caso contrario. El volumen inicial del tanque de reacción es de un litro y el único compuesto presente inicialmente en dicho tanque es B, en una concentración de 5 mol/L. No existe ninguna corriente de salida del tanque.
Escribir el programa en Berkeley madonna que simula la dinámica del proceso, incluyendo como comentarios el número de ecuaciones, variables, grados de libertad y condiciones iniciales.
Datos necesarios para el ejercicio propuesto 1:
ResponderEliminarDT=0.01
Volatilidad relativa: A=10
D=1
Densidad(g/L):
A=1000
D=1500
Peso molecular(g/mol)
A=20
B=25
Ejercicio propuesto 2 tipo examen
ResponderEliminarEnunciado:
75 moles de una mezcla ternaria(volatilidades: ala=100;alb=10;alc=1) equimolar se someten a una destilación diferencial a razón de 5 mol/L. Se dispone de dos tanques para acumular destilado(V1, V2). La operación se realiza en dos etapas con objeto de que A quede mayoritariamente en el tanque 1 y B en el dos. C quedará mayoritariamente en el residuo.
La primera etapa dura desde el instante inicial hasta que la corriente de destilado condensado es más rica en B que en A. En esta etapa, todo el destilado se acumula en V1.
La segunda etapa dura desde el final de la primera etapa hasta que la concentración del destilado es más rica en C que en B. En esta etapa todo el destilado se acumula en V2.
Se pide:
1.Programa de Berkeley madonna para la simulación del proceso, incluyendo como comentarios el número de ecuaciones, variables, grados de libertad y condiciones iniciales.
2. Duración de cada etapa.
3. Composición final de cada tanque.
Datos:
Startime=0.
Stoptime=15
DT=0.01.
Me gustaría proponer una cosa para los años siguientes en cuanto al Manual de Prácticas. En mi opinión, se deberían incluir los enunciados de cada práctica de una forma más completa y también incluir las preguntas que dan lugar a las gráficas que hacemos.
ResponderEliminarPor ejemplo, en la práctica 13 se podría poner el enunciado diciendo que no entra nada de A y luego preguntar cosas del tipo: ¿Cómo varía la cantidad de producto P al variar F0?
Es sólo una opinión, pero a mí me resultaría más sencillo comprender por qué hacemos las gráficas, etc. si se hiciese así...
¡Gracias!
Ejercicio propuesto 3 tipo examen
ResponderEliminarEnunciado:
Un tanque contiene inicialmente 1000L de una disolución A con una concentración de 1 mol/L. En dicho tanque tienen lugar las reacciones A->B->C con k1=k2=0.05 h^-1.
Cuando se alcanza el máximo número de moles de B en el tanque, el contenido se traspasa a un nuevo reactor, inicialmente vacío, donde tendrá lugar la reacción B->D, k3=0.5 h^-1, siendo D el producto deseado, se pide:
1. Programa en Berkeley Madonna.
2. Tiempo en el que se inicia el traspaso.
2. Rendimiento del producto deseado.
Datos:
Startime=0.
Stoptime=50
DT=0.02.
Las soluciones a los ejercicios propuestos las pondre en una o dos semanas. Espero intenteis resolverlos y que os sirva de ejemplo de como puede ser el ejercicio de nuestro examen.
ResponderEliminarReferente al ejercicio propuesto 1 por Benjamin, he planteado el modelo y aqui lo adjunto:
ResponderEliminarMETHOD RK4
STOPTIME=15
DT = 0.01
{EJERCICIO. DESTILACION DIFERENCIAL CON TANQUE AGITACION}
{ecuaciones del destilador}
d/dt(S)=-V
d/dt(SA)= -V*yA
d/dt(SD)=-V*yD
xA=SA/S
xD=SD/S
Summ= ALA*xA+ALD*xD
yA=(ALA*xA)/Summ
yD=(ALD*xD)/Summ
{ecuaciones del tanque}
d/dt(D)=V*((yA*PMA/dA)+(yD*PMD/dD))
d/dt(DCA)= V*yA+(-Kd*CA*CB+Ki*CC)*D
d/dt(DCB)= (-Kd*CA*CB+Ki*CC)*D
d/dt(DCC)=(Kd*CA*CB-Ki*CC)*D
CA=DCA/D
CB=DCB/D
CC=DCC/D
{numero de ecuaciones, 15}
{numero de variables, 24}
{grados de libertad, 9}
V=If yA>yD then 1 else 0
ALA= 10
ALD= 1
PMA= 20
PMD= 25
dA= 1000
dD= 1500
Kd= 2
Ki=0.5
{condiciones iniciales, 7}
INIT S= 10
INIT SA= 5
INIT SD= 5
INIT D= 1
INIT DCA= 0
INIT DCB= 5
INIT DCC= 0
Referente al ejercicio propuesto 2 por Benjamin, he planteado solamente el modelo (apartado 1):
ResponderEliminarMETHOD RK4
STOPTIME=15
DT = 0.01
{EJERCICIO PROPUESTO 2}
{ecuaciones para el destilador}
d/dt(S)= -V
d/dt(Sa)= -V*ya
d/dt(Sb)= -V*yb
d/dt(Sc)= -V*yc
xa=Sa/S
xb=Sb/S
xc=Sc/S
Summ= ala*ya+alb*yb+alc*yc
ya=(ala*ya)/Summ
yb=(alb*yb)/Summ
yc=(alc*yc)/Summ
{ecuaciones para Tanque de recogida 1}
d/dt(D1)=V1
d/dt(D1a)=V1*ya
d/dt(D1b)=V1*yb
d/dt(D1c)=V1*yc
xa1=D1a/D1
xb1=D1b/D1
xc1=D1c/D1
{ecuaciones para Tanque de recogida 2}
d/dt(D2)=V2
d/dt(D2a)=V2*ya
d/dt(D2b)=V2*yb
d/dt(D2c)=V2*yc
xa2=D2a/D2
xb2=D2b/D2
xc2=D2c/D2
{condiciones de operación}
V1= If yA>yB then V else 0
V2= V-V1
{numero de ecuaciones= 27}
{numero de variables= 31}
{numero de grados de libertad=4}
ala=100
alb=10
alc=1
V=5
{condiciones iniciales; 12}
INIT S= 75
INIT Sa= 25
INIT Sb= 25
INIT Sc= 25
INIT D1= 10E-10
INIT D1a= 0
INIT D1b= 0
INIT D1c= 0
INIT D2= 10E-10
INIT D2a= 0
INIT D2b= 0
INIT D2c= 0
A partir del modelo de Fernando al ejercicio 2 tipo examen he resuelto los otros dos apartados:
ResponderEliminarApartado2:duracion de cada etapa
-Primera etapa: 0-5.87
Representando V1,V2vsTIME
-Segunda etapa: 5.87-10.74
Representando D1,D2vsTIME
Apartado3:composicion final de cada tanque
Representando las concentraciones frente al tiempo sabiendo el tiempo final de la segunda etapa obtenido anteriormente:10.74
-Composicion Tanque1(mol/L)
XA1=0.79
XB1=0.19
XC1=0.02
-Composicion Tanque2(mol/L)
XA2=0.08
XB2=0.716
XC2=0.206
No puedo adjuntar la tabla a partir de las que he obtenido los resultados;si las quereis me podeis mandar un correo y os las envio.
Aquí os dejo una posible solución del ejercicio3 (sólo modelo) propuesto por Benjamín.
ResponderEliminarMETHOD RK4
STARTTIME = 0
STOPTIME=50
DT = 0.02
{Primer Reactor}
d/dt(CA)=ra
d/dt(CB)=rb
d/dt(CC)=rc
r1=k1*CA
r2=k2*CB
ra=-r1
rb=r1-r2
rc=r2
molesA=V*CA
molesB=V*CB
molesC=V*CC
{Segundo Reactor: moles B son máximos}
F= IF V2<1000 THEN 100 ELSE 0
d/dt(V2)=F
d/dt(V2CB2)=F*CB1-r3*V2
d/dt(V2CD2)=r3*V2
r3=k3*CB2
CB2=V2CB2/V2
CD2=V2CD2/V2
{ He ejecutado previamente el programa para hallar CBmax, CB1=0.3675}
{Ecuaciones:18}
{Variables:23 : CA, CB, CC, ra, rb, rc, r1, r2, k1, k2, molesA, molesB, molesC, V, F, V2, CB1, r3, K3, V2CB2, V2CD2, CB2, CD2}
{Grados de libertad: 23-18=5}
V=1000
K1=0.05
K2=0.05
K3=0.5
CB1=0.3675
{Condiciones iniciales=6}
INIT CA=1
INIT CB=1E-10
INIT CC=1E-10
INIT V2=1E-10
INIT V2CB2=1E-10
INIT V2CD2=1E-10
Referente al ejercicio 3 planteado por Benjamin y posteriormente planteado por Julio Espadafor, he resuelto el apartado 2 y 3.
ResponderEliminarApartado b: el tiempo en el que se inicia el llenado del segundo tanque cuando se tiene una concentración máxima de B: Para un tiempo final de 21,0526 (inicio de llenado) obtengo una concentración máxima de B = 0,367879.
Apartado c: Rendimiento del producto deseado; para un stoptime de 50, la cantidad de C obtenida es de 0,711.
Si ha alguien difiere en ello, que me lo comente. AGUR
La resolución del ejercicio 1 por parte de Fernando García Moya es correcta. Buen trabajo.
ResponderEliminarEste comentario ha sido eliminado por el autor.
ResponderEliminarEste comentario ha sido eliminado por el autor.
ResponderEliminarLas resoluciones aportadas por Julio Espadafor López y Angel Cejas Humanes también son correctas. Gracias por hacer los ejercicios propuestos.
ResponderEliminarAquí os dejo la resolución completa del ejercicio propuesto tipo examen 2.
http://rapidshare.com/files/116134822/ejercicio2.pdf.html
Si teneis algún problema en la descarga comentarlo aquí. Un saludo a todos.
Al enlace del ejercicio anterior le falta al final despues de pdf.html.
ResponderEliminarAquí os dejo el ejercicio 3 resuelto completo.
http://rapidshare.com/files/116135275/ejer3.pdf.html
Aquí os dejo dos ejercicios:
ResponderEliminarhttp://rapidshare.com/files/125687257/Ejercicios.doc.html
Aquí os dejo un ejercicio tipo examen:
ResponderEliminarhttp://rapidshare.com/files/125690993/EJERCICIO_TIPO_EXAMEN.doc