Case 5 - Ana Flávia

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<p>CAMPUS ALTO PARAOPEBA</p><p>DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA</p><p>OPERAÇÕES UNITÁRIAS II</p><p>CASE 5</p><p>Ana Flávia Souza Pacheco</p><p>Ouro Branco – MG</p><p>2024</p><p>1</p><p>Uma torre de resfriamento com tiragem forçada, que opera em regime</p><p>permanente, deve ser aplicada para resfriamento de água industrial de uma</p><p>planta de processamento de café solúvel. Água que vem do processo (A</p><p>kg/s) entra na torre a B ºC e ar úmido sai da torre em uma vazão de C kg/s</p><p>a D ºC com umidade relativa de 92%.</p><p>a) Determine a vazão de ar seco que atravessa a torre.;</p><p>b) Monte um gráfico de 𝑇𝐻2𝑂𝑠𝑎𝑖 𝑥 ∅𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡 sabendo que o ar de entrada</p><p>está a 20ºC e a umidade relativa varia de 30 a 90%. A torre em questão</p><p>não tem reposição de água. Obs.: O gráfico de 𝑇𝐻2𝑂𝑠𝑎𝑖 𝑥 ∅𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡 deve</p><p>ter a variação no eixo da abscissa de 10 em 10%.</p><p>c) A umidade relativa do ar de entrada exerce grande influência no</p><p>processo? Sim ou não? Justifique.</p><p>𝐴 = 57,42 𝐵 = 49,86 𝐶 = 20,70 𝐷 =38,77</p><p>Imagem 1: Representação do case.</p><p>2</p><p>Letra A</p><p>𝑚𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙3 = 𝑚𝑣3 + 𝑚𝑎3</p><p>𝑚𝑎3 = 𝑚𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙3 − 𝑚𝑣3</p><p>𝑚𝑎3</p><p>𝑚𝑎</p><p>=</p><p>𝑚𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙3</p><p>𝑚𝑎</p><p>+</p><p>𝑚𝑎3</p><p>𝑚𝑎</p><p>1 =</p><p>𝑚𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙3</p><p>𝑚𝑎</p><p>+ 𝑤3</p><p>𝑚𝑎 =</p><p>𝑚𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙</p><p>1 + 𝑤3</p><p>𝑚𝑎 =</p><p>20,7</p><p>1,04183</p><p>𝑚𝑎 = 19,87</p><p>Letra B</p><p>1° balanço de energia do sistema geral: (entra = sai)</p><p>𝑚1 ∗ ℎ1 + 𝑚𝑎2 ∗ ℎ𝑎2 + 𝑚𝑣2 ∗ ℎ𝑣2 = 𝑚4 ∗ ℎ4 + 𝑚𝑎3 ∗ ℎ𝑎3 + 𝑚𝑣3 ∗ ℎ𝑣3</p><p>2° Considerações</p><p>𝑚𝑎3 = 𝑚𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙3 − 𝑚𝑣3</p><p>𝑚𝑎3 = 𝑚𝑎2</p><p>𝐻𝑖 = ℎ𝑎𝑖 − 𝑤𝑖 ∗ ℎ𝑣𝑖</p><p>𝑤 = 𝑚𝑣/𝑚𝑎</p><p>3° Substituindo</p><p>𝑚1 ∗ (ℎ1 − ℎ4) + 𝑚𝑎2 ∗ (ℎ𝑎2 − ℎ𝑎3) + 𝑚𝑣2 ∗ ℎ𝑣2 = (𝑚𝑣3 − 𝑚𝑣2)ℎ4 + 𝑚𝑣3 ∗ ℎ𝑣3</p><p>4° Dividir por ma</p><p>𝐻3 − 𝐻2 − (𝑤3 − 𝑤2) ∗ ℎ4 =</p><p>𝑚1</p><p>𝑚𝑎</p><p>∗ (ℎ1 − ℎ4)</p><p>5° Achando o h4 para cada porcentagem de umidade relativa:</p><p>30% h4=171,04 T4=40,83°</p><p>60% h4= 174,69 T4=41,70°</p><p>90% h4=178,39 T4=42,59°</p><p>3</p><p>Imagem 2: Variação da temperatura com a umidade relativa em 30,60 e</p><p>90%.</p><p>Fonte: autor</p><p>Imagem 3: Variação da temperatura com a umidade relativa;</p><p>Fonte: autor</p><p>Letra C</p><p>Sim, pois as propriedades são diretamente ligadas, pois quanto menor</p><p>a umidade relativa, menor será a entalpia do líquido que sai e, portanto,</p><p>menor a temperatura. Isso acontece pois a uma menor umidade</p><p>relativa, menor a pressão de vapor. Logo, o ar suporta receber mais</p><p>vapor até a saturação. Como a energia de evaporação é retirada de si</p><p>4</p><p>mesmo, e o ar consegue receber mias vapor, o liquido acaba saindo</p><p>com menor energia. O contrário também e verdadeiro.</p>