Lista 1 - Variaveis de Processo (1)

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<p>1) O número de Reynolds é um grupo adimensional definido para um fluido escoando através de</p><p>uma tubulação como</p><p>𝑅𝑒 =</p><p>𝜌𝑉𝐷</p><p>𝜇</p><p>onde 𝐷 é o diâmetro da tubulação, 𝑉 é a velocidade do fluido, 𝜌 é a massa específica do fluido e 𝜇 é</p><p>a viscosidade do fluido. Quando o valor do número de Reynolds é menor que 2100, o fluxo é dito</p><p>laminar – quer dizer, o fluido flui em linhas de corrente suaves. Para números de Reynolds maiores</p><p>do que 2100, o fluxo é chamado turbulento, caracterizado por uma grande agitação.</p><p>Metil etil cetona líquida (MEC) flui através de uma tubulação de 2,067 polegadas de diâmetro</p><p>interno com uma velocidade média de 0,48 ft/s. Na temperatura do fluido, de 20°C, a massa</p><p>específica da MEC líquida é 0,805 g/cm3 e a sua viscosidade é 0,43 centipoises [1 cP = 1,00.10-3</p><p>kg/(m·s)]. Determine se o fluxo é laminar ou turbulento.</p><p>2) A densidade relativa da gasolina é aproximadamente 0,70.</p><p>(a) Calcule a massa (kg) de 50,0 litros de gasolina.</p><p>(b) A vazão mássica de gasolina de um tanque de refinaria é 1150 kg/min. Estime a vazão</p><p>volumétrica em litros/s.</p><p>3) Uma mistura gasosa contendo CO, CO2, CH4 e N2 é analisada com um cromatógrafo a gás. A</p><p>saída aparece na forma do seguinte gráfico, chamado de cromatograma.</p><p>Para cada uma das três espécies, a área embaixo do pico é aproximadamente proporcional ao</p><p>número de moles da substância indicada. Através de uma outra análise, sabe-se que a razão molar</p><p>entre o metano e o nitrogênio é 0,200.</p><p>(a) Quais são as frações molares das quatro espécies no gás?</p><p>(b) Qual é o peso molecular médio do gás?</p><p>4) Por uma tubulação escoa tolueno líquido (C7H8) com uma vazão de 175 m3/h.</p><p>(a) Considerando a densidade relativa do tolueno líquido igual a 0,866, qual é a vazão mássica</p><p>desta corrente em kg/min?</p><p>(b) Qual é a vazão molar em mol/s?</p><p>5) Uma mistura contém 10% molar de álcool etílico (C2H5OH), 75,0% molar de acetato de etila</p><p>(C4H8O2) e 15,0% molar de ácido acético (CH3COOH). Calcule as frações mássicas de cada</p><p>componente. Qual é o peso molecular médio da mistura?</p><p>1ª LISTA DE BALANÇO DE MASSA</p><p>Variáveis de Processo</p><p>Professora: Luila Abib Saidler Data:</p><p>Aluno:</p><p>6) Uma mistura de gases ideais contém 35% molar de hélio, 20% de metano e 45% de nitrogênio, a</p><p>2,00 atm absoluta e 90°C. Calcule:</p><p>(a) A pressão parcial de cada componente.</p><p>(b) A fração mássica de metano.</p><p>7) Um cilindro de 10,0 litros contendo oxigênio a 175 atm (absoluta) é usado para fornecer O2 a</p><p>uma tenda de oxigênio. O cilindro pode ser usado até que a sua pressão absoluta caia até 1,1 atm.</p><p>Admitindo uma temperatura constante de 27°C, calcule os moles de O2 que podem ser obtidos do</p><p>cilindro, usando a equação de estado do fator de compressibilidade quando necessário.</p><p>8) Dez pés cúbicos de ar a 70°F e 1,00 atm são aquecidos até 610°F e comprimidos até 2,50 atm.</p><p>Que volume ocupa o gás no seu estado final?</p><p>9) Acetona líquida (C3H6O) alimenta uma câmara aquecida com uma vazão de 400 L/min, onde</p><p>evapora junto com uma corrente de nitrogênio. O gás que deixa o aquecedor é diluído por outra</p><p>corrente de nitrogênio que flui com uma vazão de 419 m3 (CNTP)/min. Os gases combinados são</p><p>comprimidos até uma pressão total P = 6,3 atm (pressão relativa) a 325°C. A pressão parcial da</p><p>acetona nesta corrente é Pa = 501 mm Hg. A pressão atmosférica é 763 mm Hg.</p><p>De acordo com o fluxograma apresentado acima, qual é a composição molar da corrente que sai do</p><p>compressor?</p><p>Extra: Qual é a vazão volumétrica do nitrogênio que entra no evaporador se a temperatura e a</p><p>pressão desta corrente são 27°C e 475 mm Hg (pressão relativa)?</p><p>10) Utilizando o diagrama de compressibilidade, determine o volume específico do vapor d’água</p><p>contido em um tanque rígido e fechado com 20 MPa e 520ºC (R = 8,314 N.m/mol.K)</p><p>Gabarito</p><p>1) 14380 - Turbulento</p><p>2) 35 Kg</p><p>27,4 L/s</p><p>3) YCO = 0,15; YCO2 = 0,30; YCH4 = 0,09; YN2= 0,46</p><p>M = 32 g/mol</p><p>4) 2526 Kg/min</p><p>457 mol/s</p><p>5) XC2H5OH = 0,06; XC4H8O2 = 0,83; XCH3COOH =</p><p>0,11</p><p>M = 79 g/mol</p><p>6) PHe = 0,7 atm; PCH4 = 0,4 atm; PN2 = 0,9 atm</p><p>XCH4 = 0,186</p><p>7) n = 74,3 mols O2</p><p>8) V = 8,07 ft</p><p>9) YAcetona = 0,09; YN2= 0,91</p><p>10) v = 0,0152 m3/kg</p>