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BALANCES DE MASA Y ENERGÍA

 

RODRIGO LONDOÑO GARCÍA

 

 

 

 

 

129 

Balances de masa y energía 

4.4.10

 Se calienta aire a razón de 30 kg/min en un intercambiador de calor que utiliza vapor de 

agua. Si el flujo de vapor es 1,35 kg/min y se alimenta como vapor saturado a 5 psia, saliendo 

como  líquido  saturado  a  la  misma  presión,  determínese  la  temperatura  del  aire  que  sale  del 

calentador, si la temperatura de entrada es 25° C. El proceso es adiabático. 

 

 

 

 

 

 

 

 

Balance de energía: Q = 0 = ∑H

SALIDA

 - ∑H

ENTRADA 

(m

V

)*(h

f

 a 5 psi) + (m

a

)*C

P

)*(T 

– 25°C) = (m

V

)*(h

g

 a 5 psi) + (m

a

)*(C

P

)*(25°C 

– 25°C) 

Entonces (m

a

)*C

P

)*(T 

– 25°C) = (m

V

)*(h

g

 

– h

f

P = 5 psia = 34,46 kPa 

(30 kg/min)*(C

P

)*(T 

– 25° C) = (1,35 kg/min)*(2630,43 – 301,87) kJ/kg 

El procedimiento consiste en suponer la temperatura. A esa temperatura se determina la capacidad 

calorífica y esos valores se reemplazan en la ecuación debiéndose cumplir la igualdad con el valor 

supuesto que sea más cercano al valor real. 

Primera suposición: T = 100° C. Entonces C

P

 = 6,996 cal/gmol K  

Reemplazando en la ecuación: 

(30 kg/min)*(6,996 cal/gmol K)*((1 gmol/0,029 kg)*(4,184*10

-3

 kJ/cal)*(75 K) = 3143,556 kJ/min 

2271,04 kJ/min ≠ 3143,556 kJ/min 

Segunda suposición T = 200° C. Entonces C

P

 = 7,021 cal/gmol K 

Reemplazando en la ecuación: 

(30 kg/min)*(7,021 cal/gmol K)*((1 gmol/0,029 kg)*(4,184*10

-3

 kJ/cal)*(175 K) = 3143,556 kJ/min 

5318,04 kJ/min ≠ 3143,556 kJ/min 



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