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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ALIMENTOS OPERAÇÕES UNITÁRIAS I - LISTA 1 Av. João Naves de Ávila, 2121 – Campus Santa Mônica – Bloco 1K –CEP: 38408-144 – Uberlândia – MG – Brasil - Tel.: 34 3230-9401 a 3230-9408 Av. Getúlio Vargas, 230 – Campus Patos de Minas – Palácio de Cristal - CEP: 38700-128 - Tel.: 34 3823-1917 ou 34 3821-0588 www.feq.ufu.br – e-mail: secdireq@feq.ufu.br 1) Um pequeno tanque pressurizado operando a 98 kgf/cm2 deverá receber um determinado fluido de processo por meio de uma bomba alternativa. A vazão de bombeamento será de 800 cm3/h. Dentre as opções do fabricante, qual modelo da bomba deve ser selecionado? OBS.: Por motivos de vedação das válvulas e tolerâncias de fabricação, de acordo com o fabricante, à medida que a pressão é elevada da ordem de 6,8 kgf/cm2 ocorre um diminuição de 1% à 1,5% na capacidade. Modelo Vazão Máxima (cm3/h) Pressão Máxima (kgf/cm2) B-6 770 206 B-5 1000 129 B-4 1250 103 B-3 2080 72 B-2 4250 31 B-1 6490 18 2) Especificar a velocidade (rpm) de rotação e potência da bomba para: a) Capacidade de 40 gal/min e pressão de descarga de 180 psi; b) Capacidade de 70 gal/min e pressão de descarga de 270 psi; c) Capacidade de 50 gal/min e pressão de descarga de 60 psi. 3) De acordo com o que foi apresentado em aula, demonstre que para a figura a seguir Ф = 0,87. 4) Uma amostra contendo 20 g de café solúvel apresenta a seguinte análise granulométrica: Fração (Tyler mesh ) Fração Retida (∆x) 35/48 0,00 48/65 0,56 65/100 0,30 100/200 0,10 200/fundo 0,04 Dados: Φ = 1; ρs = 1,5 g/cm3. Determine: a) o número de partículas da amostra; b) o diâmetro médio de Sauter; c) a superfície específica. 5) Um determinado pó alimentício (81,79 g) teve sua distribuição de tamanho de partícula obtida por peneiramento, utilizando um vibrador de peneiras (marca RETSCH e modelo AS 200) e um conjunto de peneiras padronizadas da série Tyler ( 16 #; 20 #; 24 #; 28 #; 35 #; 42 #; 48 #; 60 #; 65 #; 80 #; 100 #). O teste durou 15 min e o equipamento teve a amplitude de vibração ajustada em 3 mm/“g”. a) Obter o histograma e a distribuição cumulativa. b) Mostre que cálculo do diâmetro médio de Sauter pelo modelo RRB (o melhor se ajusta com d63,2 = 616,28 m e n = 2,2) e pelo histograma fornece o mesmo valor. 6) Necessita-se peneirar um determinado material particulado, 4 ton/h, no sistema de peneiras vibratórias ilustrado. Calcular a produção de A, B e C em ton/h. A distribuição granulométrica do material é dada a seguir. 7) Uma massa de 25 g de determinado pó (1,8 g/cm3 de densidade) da indústria alimentícia foi submetido a uma elutriação realizada com água a 30 0C, escoando com 37 cm3/min de vazão. Obter a distribuição de tamanho de partículas (dST x 100X), a partir dos os seguintes resultados obtidos na operação: 8) A tabela apresentada a seguir mostra dados de velocidades de sedimentação (v) de uma suspensão aquosa, de determinado material particulado (2,6 g/cm3), a diferentes concentrações de sólidos (c), a 25 0C. a) Extrapolar os dados para a determinação, à diluição infinita, da velocidade de sedimentação (v∞) das partículas. b) Utilizando a equação de Stokes, calcular o diâmetro médio de Stokes (dST) das partículas. 9) O catálogo Haake fornece para o viscosímetro de Stokes de sua produção o seguinte resultado: St k em que: µ = viscosidade do fluido; t = tempo para a esfera percorrer a distância H; ρS = densidade da esfera; ρ = densidade do fluido; k = fator que depende da geometria do sistema. Sabe-se que: o diâmetro interno do tubo é 15,937mm, a distância H, 100 mm e o diâmetro de esfera 11,10 mm; A esfera se desloca no regime de Stokes; o efeito de parede deve ser considerado. são fornecidos, µ (em cp), t (em s) e as densidades (em g/cm3). Determinar o valor de k. 10) Partículas de determinado material têm massa específica de 3,5 g/cm3 e, esfericidade de 0,7. Determinar as velocidades de elutriação para classificar um amostra de pó deste material nas faixas: 0-1 µm : 1-2 µm e 2-3 µm . O fluido de arraste é a água a 20 0C. 11) É necessário separar os sólidos de uma suspensão de determinado sólido em água, utilizando a unidade mostrada no esquema a seguir. Determinar a percentagem de sólido que é coletada. Resolva considerando, o efeito da concentração de sólidos no diâmetro crítico de separação através do fator multiplicativo (e4c ), onde c é a fração volumétrica de sólidos na suspensão: i. sem admitir regime de Stokes; ii. admitir como válido o regime de Stokes. São dados: o vazão de alimentação: 10 m3/h; o concentração de sólidos na alimentação: 5 % p; o esfericidade das partículas: 0,8; o densidade do material: 2,85 g/cm3; o análise granulométrica: 12) Considere o esquema mostrado de uma linha de recalque. Dimensione o diâmetro da tubulação que vai desde o bocal de recalque da bomba até o reservatório elevado. São dados: - comprimento dos trechos retos de tubo: L1=4 m; L2=88 m; L3=75 m; L4=7 m. - vazão máxima: Q=200 m3/h. - cotas de elevação: bocal da bomba (ponto 1): H1=0,85 m; bocal do tanque (ponto 2) H2=13,70 m. - pressão de saída da bomba para a vazão considerada: P1=45 psig ≅ 316 kPa. - altura máxima do líquido no reservatório acima do ponto 2: hr= 9 m - pressão máxima reinante no reservatório: Pr=10 psig ≅ 70,3 kPa - peso específico do líquido: 9,5 N/dm3. - viscosidade cinemática: 5,50 cm2/s - comprimentos equivalentes dos acidentes: válvula Gaveta: Leq=1,75 m válvula de retenção: Leq=21,0 m curva 90º: Leq=1,75 entrada no reservatório: Leq=10,0 m
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