Prova G1

Prévia do material em texto

L
Universidade Luterana do Brasil
ULBRA – Campus Canoas
Pró-Reitoria de Graduação
	Tipo de atividade: Prova ( x )
 Exercício ( )
 Trabalho ( )
Avaliação para: G1 ( x ) G2 ( )
Substituição de Grau: G1 ( ) G2 ( )
	Curso: Eng. Química
	Disciplina: Operações Unitárias B
	Data: 
	Turma: 
	Professor: Adriano G. Fisch 
	Valor da Avaliação: 
Nota: 
	Acadêmico(a): 				 	 n°: 
	
1) Instruções para prova: 
1.1) Leia atentamente as questões antes de respondê-las;
1.2) Interprete devidamente as questões, visto ser esta uma das habilidades exigidas na avaliação;
1.3) Construa respostas estruturalmente completas e use língua portuguesa padrão;
1.4) Use caneta azul ou preta e não rasure as questões objetivas e/ou discursivas.
2) Composição dos instrumentos de avaliação e valor:
2.1) O peso desta avaliação na composição do G1 é de 7/10;
2.2) A nota desta avaliação é sobre peso 10;
2.2) O peso específico de cada questão é dado conforme a Tabela 1, juntamente com o valor atingido pelo acadêmico:
Tabela 1: Peso das questões e respectiva avaliação.
	Questão
	Peso
	Avaliação do acadêmico
	4.1
	2/10
	
	4.2
	2/10
	
	4.3
	2/10
	
	4.4
	2/10
	
	4.5
	1/10
	
	4.6
	1/10
	
Critérios de avaliação: 
3.1) Nesta avaliação serão considerados para a composição da nota do acadêmico: (a) a adequação e a aplicação de metodologia para a obtenção da solução do problema proposto e (b) o valor absoluto da resposta encontrada;
3.2) Em algumas questões serão considerados cálculos intermediários necessários para a obtenção da solução do problema dentro da metodologia aplicada; 
3.3) Não serão consideradas como “respostas corretas” respostas sem a respectiva sequência de cálculo e/ou justificativa pertinente ao método empregado.
Questões desta avaliação: 
4.1) Uma torre de destilação deve ser projetada para separar 3290 kmol/h de carga de alimentação. A alimentação é uma mistura de sulfeto de carbono (CS2) e tetracloreto de carbono (CCl4) com fração molar de CS2 de 0,60 e temperatura de 30 °C. O produto de topo da coluna deve ter fração molar de 0,96 e outro o produto de fundo de 0,05 (ambos em CS2). A torre tem uma saída lateral de líquido de 750 kmol/h para um produto de fração molar xS= 0,80. Razão de refluxo é 1,6 vezes a razão de refluxo mínimo.
Dados: Teb da alimentação= 62 °C
 CS2: Cp= 18,24 kcal/kmol/°C	L = 6550 kcal/kmol M= 76 kg/kmol
 CCl4: Cp= 32,34 kcal/kmol/°C	L = 7400 kcal/kmol M= 154 kg/kmol
 
Calcular: 
a) as vazões do produto de topo e de fundo (em kmol/h);
b) o prato teórico da saída lateral;
c) o melhor prato teórico para a alimentação;
d) o número real de pratos, se a eficiência global dos mesmos é 65%;
e) o valor da vazão molar de refluxo;
Figura 1: Diagrama de equilíbrio líquido-vapor.
4.2) Considerando a questão 4.1, qual seria o número de pratos teóricos e o melhor prato de alimentação se a alimentação total de 3290 kmol/h fosse realizada a partir de 2 correntes: (a) 70 %molar do total com fração molar de CS2 de 0,60 e líquido saturado e (b) 30 %molar do total com fração molar de CS2 de 0,40 e vapor saturado. Desconsiderar a existência da saída lateral, mas manter iguais todos os demais dados do problema 4.1.
Figura 2: Diagrama de equilíbrio líquido-vapor.
4.3) Calcular o valor da característica térmica da alimentação (q) para as correntes de alimentações hipotéticas que apresentam as seguintes especificações (Tabela 1).
Tabela 1: Dados de correntes de alimentação.
	
	
	Corrente A
	Corrente B
	Corrente C
	xA
	Fração molar do componente A na alimentação (sistema binário)
	0,08
	0,40
	0,62
	TF
	Temperatura da alimentação
	75 °C
	143 °C
	90 °C
	A
	Calor latente do componente A da alimentação
	3603 kcal/kmol
	3603 kcal/kmol
	12671 kcal/kmol
	B
	Calor latente do componente B da alimentação
	8456 kcal/kmol
	8456 kcal/kmol
	3451 kcal/kmol
	CpA
	Capacidade calorífica do componente A da alimentação
	18,4 kcal/(kmol.°C)
	18,4 kcal/(kmol.°C)
	33,2 kcal/(kmol.°C)
	CpB
	Capacidade calorífica do componente B da alimentação
	77,5 kcal/(kmol.°C)
	77,5 kcal/(kmol.°C)
	21,9 kcal/(kmol.°C)
	Teb
	Temperatura de ebulição da alimentação no prato
	120 °C
	95 °C
	150 °C
4.4) Com base na Figura 3, defina refluxo mínimo, máximo e ótimo em torres de destilação fracionárias.
Figura 3: Gráfico relacionando razão de refluxo (R) e número de pratos teóricos (N).
4.5) Calcular a velocidade superficial U (ft/s) para uma torre de separação de água de metanol que opera com R= 2,2 e D= 100 kmol/h. As dimensões da torre são: diâmetro= 1 m, liq= 866 kg/m3. As condições de operação são: Ttorre= 90 °C e Ptorre= 1 atm. Considere o gás como real, tendo z= 0,94.
4.6) Calcular o arraste (e, lbliq/lbvap) considerando os dados das questões 4.5. A altura do líquido no prato é de aproximadamente 10 cm.