Lista de exercícios sobre balanço de massa sem reação química

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<p>Universidade Federal da Paraíba</p><p>Centro de Tecnologia</p><p>Estequiometria Industrial</p><p>Lista de exercícios sobre balanço de massa sem reação química</p><p>01 - Água do mar contendo 3,5% de sal (massa) passa por uma série de 10 evaporadores.</p><p>Aproximadamente quantias iguais de água são evaporadas em cada uma das 10 unidades,</p><p>que são então condensadas para formam uma corrente de água limpa. O produto de fundo</p><p>do último evaporador contém 5% de sal. Se 30 000 kg/h de água do mar forem</p><p>alimentadas no processo, calcule a fração de água limpa produzida e a porcentagem de</p><p>sal no produto de fundo do quarto evaporador.2</p><p>02 - Morangos contêm 15% de sólidos e 85% de água. Para fazer geleia de morango,</p><p>morangos amassados e açúcar são misturados na proporção 45%:55%, e a mistura é</p><p>aquecida para evaporar água até que o resíduo tenha um terço de água em massa. Desenhe</p><p>um diagrama do processo e calcule quantos quilogramas de morango são necessários para</p><p>fazer um quilograma de geleia.</p><p>03 - Uma unidade industrial de verniz tem que entregar 1000 lbm de uma solução de</p><p>nitrocelulose a 8%. Eles têm em estoque a solução a 5,5%. Quanto de nitrocelulose seca</p><p>deve ser dissolvida na solução para atender ao pedido?</p><p>04 - Para preparar uma solução de 50% de ácido sulfúrico, um rejeito ácido diluído</p><p>contendo 28% de H2SO4 é reforçado com um ácido sulfúrico comprado contendo 96% de</p><p>H2SO4. Quantos quilogramas de ácido devem ser comprados para cada 100 kg de ácido</p><p>diluído?</p><p>05 - Uma corrente contendo 25% de metanol em água é diluída por outra contendo 10%</p><p>para formar um produto de 17% de metanol em água.</p><p>a) Escolha uma base de cálculo conveniente, desenhe um diagrama de processo e calcule</p><p>a razão (kg solução 17%/ kg solução 25%).</p><p>b) Qual a vazão de alimentação da solução de 10% é necessária para produzir 1250 kg/h</p><p>de produto?</p><p>06 - Uma mistura líquida de benzeno (58,20%), tolueno (20,40%) e xileno (21,40%) é</p><p>carga de um processo de destilação. A recuperação de benzeno no destilado deve ser de</p><p>98,0% e a de xileno no resíduo deve ser de 95,0%. A fração mássica de benzeno no</p><p>destilado (líquido) deve ser de 90,0%. Calcule a composição mássica do destilado e do</p><p>resíduo.</p><p>07 – Considere o fluxograma simplificado logo abaixo. Este é o processo simplificado</p><p>para a fabricação de açúcar, no qual a cana-de-açúcar é alimentada em um moinho que</p><p>espreme a cana, gerando um xarope e um bagaço resultante (B), que contém 80% em</p><p>massa de polpa. O xarope (E) contendo pedaços de polpa finamente divididos é</p><p>alimentado em uma peneira que remove toda a polpa e produz xarope límpido (H),</p><p>contendo (15%) de açúcar e 85% de água. O evaporador prepara um xarope “pesado” e o</p><p>cristalizador produz 1000 lb/h de cristais de açúcar.</p><p>a) Calcule a água removida no evaporador, em libras/hora;</p><p>b) Calcule as frações mássicas dos componentes na corrente de rejeito G;</p><p>c) Calcule taxa de alimentação da cana, em libras/hora;</p><p>d) Do açúcar contido na cana, qual a percentagem que é perdida no bagaço?</p><p>08 – Considere o seguinte processo de extração:</p><p>a) Qual o número de equações independentes?</p><p>b) Determinar R, Q, W.</p><p>c) Calcular a relação g/min HAc na solução R com g/min de HAc na entrada.</p><p>09 - Uma fábrica produz NaOH a partir de uma solução aquosa, contendo 10,0% de NaOH</p><p>e 10,0% de NaCl, que é alimentada continuamente, com a vazão mássica de 10,0 ton/h,</p><p>em um evaporador, onde parte da água é removida da solução. Durante o processo, parte</p><p>do NaCl se cristaliza. Se a solução final contiver 50,0% de NaOH e 1,0% de NaCl,</p><p>calcule:</p><p>a) a vazão mássica de água evaporada;</p><p>b) a vazão mássica de NaCl cristalizado;</p><p>c) a vazão mássica da solução final.</p><p>10 – Considere que uma indústria possui um estoque de uma solução aquosa de hidróxido</p><p>de sódio contendo 20% de NaOH em massa necessita entregar a um parceiro comercial</p><p>uma solução de NaOH a 8%. A indústria fará a entrega do produto requerido pelo parceiro</p><p>a partir da diluição da solução a 20%, utilizando água pura.</p><p>a) Calcule as proporções (g H2O/g solução de alimentação) e (g solução de produto/g</p><p>solução de alimentação).</p><p>b) Determine as taxas de alimentação da solução a 20% e da água de diluição necessárias</p><p>para produzir 2.310 lbm/min da solução a 8%.</p><p>11 - Uma mistura contendo 45% de benzeno (B) e 55% de tolueno (T) em massa é</p><p>alimentada em uma coluna de destilação. Uma corrente superior de 95% em peso de B é</p><p>produzida e 8% do benzeno alimentado à coluna sai na corrente inferior. A taxa de</p><p>alimentação é de 2.000 kg/h. Determine a vazão superior e as vazões mássicas de benzeno</p><p>e tolueno na corrente inferior.</p><p>12 - O fluxograma de um processo contínuo de destilação de duas unidades em estado</p><p>estacionário é mostrado abaixo. Cada fluxo contém dois componentes, A e B, em</p><p>proporções diferentes. Três correntes cujas vazões e/ou composições não são conhecidas</p><p>são rotuladas como 1, 2 e 3.</p><p>Calcule as taxas de fluxo e composições desconhecidas das correntes 1, 2 e 3.</p><p>13 - Se 35.000 kg de leite integral contendo 4% de gordura devem ser separados em um</p><p>período de 6 horas em leite desnatado com 0,45% de gordura e creme com 45% de</p><p>gordura, quais são as vazões das duas correntes de saída de uma centrífuga contínua que</p><p>realiza isso? separação? Baseie o fluxo de 1 hora de leite integral.</p><p>14 - Em uma indústria alimentícia, batatas são secas de 14% de sólidos totais a 93% de</p><p>sólidos totais. Qual é o rendimento do produto de cada 1.000 kg de batata crua, assumindo</p><p>que 8% do peso da batata original se perde no descascamento?</p><p>15 - Na Granja Frango Feliz, os ovos são separados em dois tamanhos, grande e</p><p>extragrande. Infelizmente, os negócios não têm ido muito bem ultimamente, e desde que</p><p>a máquina de separar ovos de 40 anos de idade quebrou, não houve dinheiro para</p><p>substituí-la. Para resolver o problema, o velho Zé, um dos empregados com melhor vista,</p><p>equipado com um carimbo de borracha escrito “Grande” na sua mão direita e um outro</p><p>carimbo escrito “Extragrande na mão esquerda, fica carimbando cada ovo com o seu</p><p>respectivo carimbo à medida que estes vão passando pela esteira transportadora. No final</p><p>da linha, um outro funcionário separa os ovos de acordo com o carimbo. O sistema</p><p>funciona razoavelmente bem, considerando tudo, mas o velho Zé tem a mão pesada, e, na</p><p>média, quebra 30% dos 120 ovos que passam por ele por minuto. Um controle da corrente</p><p>de ovos extragrandes revela uma vazão de 70 ovos/min, dos quais 25 ovos/min estão</p><p>quebrados.</p><p>a) Desenhe e rotule um fluxograma para este processo;</p><p>b) Escreva e resolva os balanços dos ovos totais e ovos quebrados no separador de ovos;</p><p>c) Quantos ovos grandes deixam a planta por minuto e que fração deles estão quebrados;</p><p>d) O velho Zé é destro ou canhoto?</p>