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Departamento de Engenharia Química e Petróleo Balanço de Massa e Energia/TEQ – 00096 Profa: Mônica Maia (1ª avaliação 2020-2) Alunos:_____________________________________ Observações: Atenção com provas resolvidas a lápis. Como o envio será digital, em pdf, o documento deve estar legível. Tempo máximo para resolução da Lista - 48h (já considerando o tempo de entrega). Em caso de atraso na entrega, haverá desconto de 0,1 ponto por minuto de atraso. Cada questão vale 1 ponto 1ª Questão: Duas soluções de ácido sulfúrico, sendo a corrente A de 100kg, contendo 20% em massa de H2SO4 (98g/mol) e a B contendo 60% em massa de H2SO4, são misturadas para formar uma solução C contendo 4mol de H2SO4/L de solução (DR=1,213). a) Calcule a fração mássica de ácido sulfúrico na solução do produto (g H2SO4/g solução), corrente C. b) Determine a quantidade em massa (kg) dos componentes das correntes (A, B e C). Obs: A corrente de água (fundo do reator) está na camisa de refrigeração e não no sistema reacional. DR= densidade relativa 2ª Questão: Um fabricante formula óleo lubrificante misturando em um tanque 300kg/min de óleo Nº10 com 100kg/min de óleo Nº40. O óleo é homogeneizado, sendo retirado do tanque a uma vazão de 380kg/min. Admita que o tanque não contenha óleo no início de processo de mistura. Quanto óleo permanece no tanque ao final de uma hora de operação? Analise o sistema. 3ª Questão: A vazão volumétrica de querosene escoando por uma tubulação de diâmetro nominal de 80mm, é de 75 galões por minuto. A densidade da querosene é 0,8kg/dm3. Assim, verifique qual a vazão mássica desse sistema em kg/s e a velocidade de escoamento em m/s. Obs: a unidade de galão se refere ao galão imperial. 4ª Questão: Um catalisador ácido tem fórmula CH0,35º0,35 S0,14. Calcule o % mássico (fração mássica) da composição por elemento e a massa molar do catalisador. 5ª Questão: Enxofre puro queima em um forno. Ar seco é inserido no sistema a 30ºC e 100kPa e volume específico de 24,55 m3/kmol. Os gases provenientes da queima contêm duas correntes sendo a primeira contendo 100kmol/s com 16,5% SO2, 3% O2 e o restante e N2 (% molar) e a segunda com SO3. Calcule a) volume de ar (em m3/s) e a vazão mássica (em kg/s) que entra no forno; b) quantidade de SO3 produzido e c) o percentual de excesso de Ar requerido para oxidar enxofre em SO2. S + O2 → SO2 (reação principal) S + O2 → SO3 (reação secundária) 6ª Questão: Formaldeído (CH2O) é produzido industrialmente por oxidação catalítica do metanol (CH3OH) de acordo com a seguinte reação. CH3OH+ ½O2 → CH2O + H2O (1) Entretanto em determinadas condições de reação, uma parte do produto desejado reage com oxigênio gerando CO e H2O. CH2O+ ½O2 → CO + H2O (2) Considere que são alimentados no reator o metanol e oxigênio em excesso, sendo o tripo da quantidade de ar requerida para a primeira reação (base molar). Foram obtidos 95% de conversão do metanol com 75% de rendimento final de formaldeído com base na conversão do metanol. Determine a composição molar na saída do reator sabendo que a quantidade de inerte são 20mol. 7ª Questão: Um método comum utilizado para produção do alvejante hipoclorito de sódio (NaOCl ) baseia-se na reação: Cl2+ NaOH → NaCl + NaOCl + H2O Gás cloro é borbulhado em uma solução aquosa de hidróxido de sódio, sendo o produto desejado posteriormente separado do cloreto de sódio (NaCl - subproduto da reação) (MM=58,5). No processo industrial, uma solução aquosa de NaOH (MM=40,01) contendo 1145 lb de NaOH, reage com 851lb de cloro gasoso (MM=71,0). O NaOCL (MM=74,5) formado foi 618 lb. Assim, verifique: a) Qual o reagente limitante? b) Qual o percentual do reagente em excesso? c) Qual o grau de complementação da reação expresso em quantidade de matéria gerada de NaOCl por quantidade de matéria de NaOCl teórico? d) Qual o rendimento de NaOCl por quantidade de Cl2 utilizado (base mássica)? e) Qual a extensão da reação? f) Qual a seletividade para formação de NaOCl em relação ao limitante PS. Indique todas as contas. 8ª Questão: Farinha de peixe é utilizada na fabricação de ração animal. O produto proteico é obtido do processamento industrial de subprodutos da pesca (peixes sem interesse comercial, vísceras, cabeças, espinha e restos do processamento do peixe). Durante o processo ocorre a cozedura, trituração, secagem (redução do teor de água) e extração de óleos. O produto é em média, constituído de 70 a 80% por proteínas e gorduras digeríveis, com o conteúdo energético superior a outros alimentos proteicos de origem animal ou vegetal, proporcionando uma fonte concentrada de proteína de alta qualidade de gorduras ricas em ácidos como ômega 3, DHA e EPA, compostos indispensáveis para o rápido crescimento e desenvolvimento dos animais. Uma empresa brasileira, fabricante da farinha de peixe, tem o processo de desidratação da farinha acontecendo em um secador industrial. O produto tem 60% de proteína de peixe e o resto de água. Na secagem, água é perdida no processo. A torta úmida inicial contém 80% de água. Calcule a massa da ração de peixe alimentada no equipamento e a relação entre a quantidade de água verificada na carga e na saída do produto. Utilize como base de cálculo percentagem mássicas e 100kg de produto. 9ª Questão: Bastões de Silício são utilizados na fabricação de chips, no qual uma placa circular de silício é lentamente extraída de um banho de material fundido. Se o banho contém 62kg de silício líquido, e se a lâmina circular apresentar 17,5 cm de diâmetro e sendo removida lentamente do material fundido com uma taxa de 3mm/min, qual a taxa de acúmulo em g/min e quanto tempo levara para que metade do silício do banho seja removido? Densidade da placa 2,4g/cm3. 10ª Questão: A seguinte expressão empírica relaciona os valores das variáveis em um sistema no qual partículas solidas estão suspensas em uma corrente de gás. Calcule o valor de Kg em m/s. Kgdpy/D = 2,0 + 0,6 (µ/ρD)1/3(dpvρ/µ)1/2 Sendo: dp = 5,0 mm y = 0,1 adimensional µ = 1,0 x 10-5 N.s/m2 ρ = 1,0 x 10-3 g/cm3 D = 0,1 cm2/s v = 10,0 m/s