SUB - BME - 2011.1

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Balanço de massa e energia
2ª Prova - Substitutiva
1o/2011
	
Prof. Romilda
Nome: _______________________________________________________________________
(3,5) 1 – Um processo onde 4500 kg/h de uma solução que é 1/3 K2CrO4 em massa se junta com uma corrente de reciclo contendo 36,4% K2CrO4 e a corrente combinada alimenta um evaporador. A corrente concentrada que deixa o evaporador contém 49,4% K2CrO4; esta corrente entra em um cristalizador, no qual é resfriada (causando a precipitação dos cristais sólidos de K2CrO4) e logo filtrada. A torta de filtro consiste em cristais de K2CrO4 e uma solução que contém 36,4% K2CrO4 em massa; os cristais constituem 95% da massa total da torta de filtro. A solução que passa através do filtro, também contendo 36,4% K2CrO4, é a corrente de reciclo.
a) Desenhe e rotule o fluxograma do processo;
b) Faça a análise dos graus de liberdade para os diferentes volumes de controle;
c) Calcule a taxa de evaporação, a taxa de produção de K2CrO4 cristalino, as taxas de alimentação para as quais o evaporador e o cristalizador devem ser projetados e 
d) a razão de reciclo (massa de reciclo/massa de alimentação virgem).
(3,5) 2 – O metanol pode ser produzido reação de dióxido de carbono e hidrogênio:
CO2 + 3H2 ( CH3OH + H2O
A alimentação virgem do processo contém H2, CO2 e 0,400% molar de inertes (I). O efluente do reator passa a um condensador, que retira essencialmente todo o metanol e a água formados e nenhum dos reagentes ou inertes. Estas substâncias são recicladas para o reator. A alimentação do reator (não a alimentação virgem do processo) contém 28,0% molar de CO2, 70,0% molar H2 e 2,00% molar de inertes. A conversão no reator é de 60,0%.
(a) Desenhe e rotule o fluxograma do processo (reator + condensador); 
(b) Faça a análise dos graus de liberdade para os diferentes volumes de controle; 
(c) Calcule as variáveis desconhecidas; 
(d) Calcule a razão (mols reciclados/mols de alimentação virgem).
(3,0) 3 – Considerando a instalação motora a vapor simples mostrada na figura abaixo e os dados que se referem a essa instalação.
	
	
P = 2,0 MPa e T = 300(C
P = 1,9 MPa e T = 290(C
P = 15 kPa e x = 90%
P = 5 MPa e T = 45(C
We = 4 kJ/kg
Faça as considerações necessárias e determine as seguintes quantidades, por kg de fluido que escoa através da unidade:
Calor transferido na linha de vapor entre o gerador de vapor e a turbina;
Trabalho da turbina;
Calor transferido no condensador;
Calor transferido no gerador de vapor.
Dados: H = Hl + x*Hlv
Dados de vapor de água
	T (oC)
	P (MPa)
	Entalpia especifica (kJ/kg)
	300
	2,00
	H=3023,5
	290
	1,90
	H=3002,5
	-
	0,015
	Hl=226,0
Hlv=2373,4
	45
	5,00
	H=192,8