Solucionario Capítulo 3 Recuperación Térmica de Petróleo Douglas Alvarado y Banzer

NOMBRE:FREDDY CACHUMBA

PROBLEMAS (CAPĂ?TULO 3)

PROFESOR:ING. JORGE VELASQUEZ

PROBLEMA 1 Calcular la temperatura de saturaciĂłn, entalpĂ­a del agua saturada, calor latente, volumen especĂ­fico y calor total, para vapor hĂşmedo con 85% de calidad, (@ đ?’‘đ?’“đ?’†đ?’”đ?’Šđ?’?đ?’?đ?’†đ?’” đ?’…đ?’† đ?&#x;‘đ?&#x;Žđ?&#x;Ž, đ?&#x;?. đ?&#x;?đ?&#x;Žđ?&#x;Ž đ?’š đ?&#x;?. đ?&#x;“đ?&#x;Žđ?&#x;Ž đ?’?đ?’‘đ?’„đ?’‚), respectivamente, utilizando las correlaciones de Farouq Ali y las de Ejiogu y Fiori. Comparar las respuestas con los valores valores tabulados en las tablas de vapor y calcular el porcentaje de error en cada caso.

1. DATOS DE TABLAS Calidad. vapor

P [psi] 300 1200 2500

0,85%

Ts [F] 417,35 567,22 668,17

Hw [BTU/lb] 393,94 573,01 730,90

hfg [BTU/lb] 809,41 612,3 360,79

Vw [pieÂł/lb] 0,0189 0,022351 0,0286

Vws Vs [pieÂł/lb] [pieÂł/lb] 1,5435 1,31481 0,361625 0,3107339 0,13076 0,115436

Hs [BTU/lb] 1203,3 1185,31 1091,7

2. MÉTODO DE FAROU ALI đ?‘‰đ?‘ = 363,9 đ?‘ƒđ?‘ −0,9588 â„Žđ?‘“đ?‘” = đ??żđ?‘‰ = 1318 đ?‘ƒđ?‘ −0,08774

P [psi]

Ts [F]

Error %

300 1200 2500

415,36 567,40 669,29

0,48 0,03 0,17

Hw [BTU/lb] 395,05 564,45 681,82

đ?‘‰đ?‘¤đ?‘ = đ?‘‰đ?‘ đ?‘‹ + (1 − đ?‘‹)đ?‘‰đ?‘¤

đ?‘‰đ?‘¤ = 0,01602 + 0,000023(−6,6 + 3,74075 đ?‘ƒđ?‘ 0,225 + 8,70394257 đ?‘ƒđ?‘ 0,45 )

Error % 0,28 1,49 6,71

hfg [BTU/lb] 799,05 707,54 663,41

Error % 1,3 15,6 83,9

Vs [pieÂł/lb] 1,53433 0,40613 0,20093

Vw [pieÂł/lb] 0,01879 0,02116 0,02314

Vws [pieÂł/lb] 1,30700 0,34838 0,17426

Error % 0,6 12,1 51,0

*El ERROR en estas Ecs. estĂĄ delimitado en un rango de{15-1000} psi

Hs [BTU/lb] 1202,86 1224,17 1235,61

Error % 0,04 3,28 13,18

NOMBRE:FREDDY CACHUMBA

PROBLEMAS (CAPÍTULO 3)

PROFESOR:ING. JORGE VELASQUEZ

3. MÉTODO DE EJIOGU Y FIORI

𝑉𝑤𝑠 = 𝑉𝑠 𝑋 + (1 − 𝑋)𝑉𝑤 𝐻𝑤 = 77,036 ( 𝑃 0,28302 )

[500 − 1500 ] 𝑝𝑠𝑖

[500 − 1500 ] 𝑝𝑠𝑖

[1500 − 2500 ] 𝑝𝑠𝑖

𝑉𝑠 = (

𝐻𝑠 = 1204,8 − 0,000197696 ( 𝑷 − 𝟒𝟓𝟑, 𝟐𝟑)

P [psi]

Ts [F]

Error %

300 1200 2500

416,4434 567,2247 668,0462

0,22 0,00 0,02

Hw [BTU/lb] 387,0513 573,0118 731,934

Error % 1,75 0,00 0,14

1,73808

Hs [BTU/lb] 1185,309 1092,365

[1500 − 2500 ] 𝑝𝑠𝑖

490,386 ) − 0,04703 𝑃

𝑉𝑤 = (0,0000037175) ∗ 𝑃 + 0,01789

Error % 0,00 0,06

hfg [BTU/lb] 612,2975 360,4312

Error % 0,00 0,10

Vw [pie³/lb] 0,019005 0,022351 0,0284

𝑉𝑠 = (

551,74 ) − 0,0887 𝑃

𝑉𝑤 = 0,017529 ∗ 𝑒 0,00019302 𝑃

Vs [pie³/lb] 1,58759 0,361625 0,131996

Vws [pie³/lb] 1,352302 0,310734 0,116457

Error % 2,85 0,00 0,88

PROBLEMAS (CAPÍTULO 3)

NOMBRE:FREDDY CACHUMBA PROFESOR:ING. JORGE VELASQUEZ

PROBLEMA 2 Elaborar un diagrama de temperatura entalpía para el agua. Indicar sobre él las líneas de presión constante de 200, 400, 1.000 y 2.000 lpca.

Tablas

𝑻@ 𝟐𝟎𝟎 𝒑𝒔𝒊 =

𝑻@ 𝟒𝟎𝟎 𝒑𝒔𝒊 =

𝑻@ 𝟏𝟎𝟎𝟎 𝒑𝒔𝒊 =

𝑻@ 𝟐𝟎𝟎𝟎 𝒑𝒔𝒊 =

NOMBRE:FREDDY CACHUMBA

PROBLEMAS (CAPĂ?TULO 3)

PROFESOR:ING. JORGE VELASQUEZ

PROBLEMA 3 4. En un proceso tĂŠrmico se desea inyectar un fluido caliente a una temperatura no mayor de 600 °F (basado en consideraciones de resistencia del equipo del pozo) en una formaciĂłn a una temperatura de 110 °F y se requiere suministrar a la formaciĂłn đ?&#x;“ đ?’™đ?&#x;?đ?&#x;Žđ?&#x;” ( đ?’„đ?’† = đ?&#x;Ž, đ?&#x;?đ?&#x;’đ?&#x;—

đ?‘Šđ?‘ťđ?‘ź ), đ?’?đ?’ƒâˆ’đ?‘­

agua caliente ( đ?’„đ?’† = đ?&#x;?, đ?&#x;?đ?&#x;—đ?&#x;“

de supercalentamiento. ÂżQuĂŠ cantidad de fluido en

đ?‘Šđ?‘ťđ?‘ź . đ?’‰

Las posibles escogencias son: aire caliente

đ?‘Šđ?‘ťđ?‘ź ), vapor saturado de 80% de calidad, vapor seco y saturado y vapor sĂşper calentado con đ?’?đ?’ƒâˆ’đ?‘­ đ?’?đ?’ƒ tendrĂĄ que ser inyectado en cada caso?. Obtener las cantidades relativas con referencia al vapor đ?’‰

hĂşmedo.

DATOS:

T T.res E

600 °F 110 °F 5x10⠜ BTU/h b.- Agua caliente

DESARROLLO: a.- Aire caliente DATO

por lo tanto;

entonces; Respuesta:

DATO ce = 0,249 BTU/lb-°F ΔT= 600 °F - 110 °F = 490 °F hac = Cac ( ΔT-32 ) hac = 0,249 BTU/lb-°F ( 490-32 ) hac = 114,042 BTU/lb E/hac = 5x10⠜ (BTU/h) / 114,042 (BTU/lb)

ce= 1,195 BTU/Lb-°F

hw = Cagc (T-32 ) hw = 1,195 BTU/Lb-°F (600-32 ) hw = 678,76 BTU/lb

hw = Cagc (T-32 ) hw = 1,195 BTU/Lb-°F (110-32 ) hw = 93,21 BTU/lb

Δhw = 678,76 - 93,21 hw = 585,55 BTU/lb entonces;

E/hac = 5x10â ś (BTU/h) / 585,55 (BTU/lb)

E/hac = 43843,5 lb/h Respuesta: E/hac = 8538,98 lb/h

50 °F

PROBLEMAS (CAPÍTULO 3)

NOMBRE:FREDDY CACHUMBA PROFESOR:ING. JORGE VELASQUEZ

d.- Vapor seco y saturado. c.- Vapor saturado de 80 % de calidad.

TABLAS DE VAPOR 80%= contenido de vapor en la mezcla TABLAS DE VAPOR T Lv hw

600 °F 548 BTU/lb 617 BTU/lb

T Lv hw

550 °F 640,4 549,4 BTU/lb

hs = hw + Lv hs = 549,4 BTU/lb + 640,4 BTU/lb hs= 1189,8 BTU/lb entonces;

hws = hw + XLv hws = 617 BTU/lb + 0,80(548 BTU/lb) hws = 1055,4 BTU/lb

E/hac = 5x10⁶ (BTU/h) / 1189,8 (BTU/lb) Respuesta:

E/hac = 4202,39 lb/h

e.- Vapor sobrecalentado con 50 °F de sobrecalentamiento. entonces;

E/hac = 5x10⁶ (BTU/h) / 1055,4 (BTU/lb) DATO

Respuesta:

Cs =

0,56 BTU/lb-°F

E/hac = 4737,54 lb/h por lo tanto;

entonces; Respuesta:

hs = Cs ( T-32 ) hac = 0,56 BTU/lb-°F ( 550-32 ) hac = 290,08 BTU/lb E/hac = 5x10⁶ (BTU/h) / 290,08 (BTU/lb) E/hac = 17236,62lb/h

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PROBLEMAS (CAPÍTULO 3)

PROFESOR:ING. JORGE VELASQUEZ

PROBLEMA 4 Se deja entrar vapor en un recipiente que contiene 10 lb de agua a una temperatura de 300 °F. Si la presión del vapor es de 500 lpca y cuando la temperatura del agua se hace igual a la del vapor, el peso de la mezcla es de 12,75 lb, ¿cuál será la calidad del vapor inyectado? m1 = 10 lb m2 = 12,75 lb P= 500 psi T= 300 F CALCULOS: 1. Balance de masas

3. Balance de Energía

h  u

m  m2  m1

me  ms  m2  m1

2,75

he  h f  xh fg

me he  ms hs  m2u2  m1u1

he 

me  m2  m1 me =

2. Calidad del vapor

m2u2  m1u1 me

lb

x

he  h f h fg

hf y hfg @ 500 psi con tabla A-5E u1 = uf @ 300 F u2 = uf @ 500 psi u1 u2

269,51 447,26

De las tablas A-4E y A-5E Btu/lbm Btu/lbm

he = 1093,6236 BTU/lbm

hf =

447,26

Btu/lbm

hfg =

757,39

Btu/lbm

x = 85,341 %

NOMBRE:FREDDY CACHUMBA

PROBLEMAS (CAPĂ?TULO 3)

PROFESOR:ING. JORGE VELASQUEZ

PROBLEMA 5 Vapor a una presiĂłn de 200 lpca estĂĄ siendo expandido a entalpĂ­a constante a travĂŠs de una vĂĄlvula, a la presiĂłn atmosfĂŠrica. El vapor resultante tiene una temperatura de 219 °F. Calcular la calidad del vapor original. (đ?‘Źđ?’? đ?’„đ?’‚đ?’?đ?’?đ?’“ đ?’†đ?’”đ?’‘đ?’†đ?’„Ă­đ?’‡đ?’Šđ?’„đ?’? đ?’…đ?’†đ?’? đ?’—đ?’‚đ?’‘đ?’?đ?’“ @ đ?&#x;?đ?&#x;?đ?&#x;— °đ?‘­ đ?’†đ?’” đ?’…đ?’† đ?&#x;Ž, đ?&#x;“đ?&#x;Ž

đ?‘Šđ?‘ťđ?‘ź ) Este đ?’?đ?’ƒâˆ’đ?‘­

proceso ilustra una tĂŠcnica

para determinar la calidad del vapor.

P T

200 219

psi F

CALCULOS: 1. Extrapolar de datos de vapor sobre calentado (Tabla A-6E) para halla h a la temperatura de 219

T (F) 212,99 219 240 h=

1153,6371

h (BTU/lbm) 1150,7 1163,9 BTU/lbm

2. De tabla A-5E encontrar hf y hfg @ 200 psi

hf hfg

355,46 843,33

Btu/lbm Btu/lbm

3. Calidad del vapor

h  h f  xh fg x

h  hf h fg

x = 94,646 %