Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
EQ 481 – Introdução à Engenharia Química - Balanços de massa simples, sem reação química 1 Universidade Estadual de Campinas Faculdade de Engenharia Química Departamento de Tecnologia de Polímeros EQ481 – Introdução à Engenharia Química Balanços de massa simples, sem reação química 1. Uma unidade industrial de verniz tem que entregar 1000 lbm de uma solução de nitrocelulose a 8%. Eles têm em estoque a solução a 5,5%. Quanto de nitrocelulose seca deve ser dissolvida na solução para atender ao pedido? R:27lbm 2. Para preparar uma solução de 50% de ácido sulfúrico, um rejeito ácido diluído contendo 28% de H2SO4 é reforçado com um ácido sulfúrico comprado contendo 96% de H2SO4. Quantos quilogramas de ácido devem ser comprados para cada 100 kg de ácido diluído? R: 47,8 de ácido 3. Uma solução aquosa de decapagem (retirada de película metálica deposita) contendo 8,8% de KI está sendo preparada para decapar ouro em placas de circuito impresso. A solução desejada deve ser preparada pela combinação de uma solução forte (12% de KI e 3% de I2 em H2O) com uma solução fraca (2,5% de KI e 0,625% de I2 em H2O). Qual deve ser o valor de R, a razão entre as massas de solução forte e fraca para fazer a solução de decapagem desejada? Qual será a concentração de I2 na solução final? R: valor de R=1,97, concentração de I2 =2,2% 4. Uma solução ácida com 60% de H2SO4, 20% de HNO3 e 20% de H2O deve ser obtida pela mistura das seguintes soluções: S1 = 10% de HNO3, 60% de H2SO4 e 30% de H2O; S2 = 90% de HNO3 e 10% de H2O; S3 = 95% de H2SO4 e 5% de H2O. Calcule a massa de cada solução a ser misturada para se obter 1000 kg da solução. R.: S1 = 568,2 kg, S2 = 159,1 kg, S3 = 272,7 kg. EQ 481 – Introdução à Engenharia Química - Balanços de massa simples, sem reação química 2 5. Um fluxograma simplificado para a fabricação de açúcar é apresentado na figura abaixo. A cana de açúcar é alimentada em um moinho onde o xarope é espremido e o bagaço resultante contém 80% em massa de polpa. O xarope (E) contendo pedaços de polpa finamente divididos é alimentado em uma peneira que remove toda a polpa e produz xarope límpido (H), contendo (15%) de açúcar e 85% de água. O evaporador prepara um xarope “pesado” e o cristalizador produz 1000lb/h de cristais de açúcar. (a) Calcule a água removida no evaporador, em libras/hora; (b) Calcule as frações mássicas dos componentes na corrente de rejeito G; (c) Calcule taxa de alimentação da cana, em libras/hora; (d) Do açúcar contido na cana, qual a percentagem que é perdida no bagaço? R: L=1500 lbm/h; J=4167 lbm/h; H=6667 lbm/h; E=7819 lbm/h; G=1152 lbm/h Rejeito: açúcar=0,015; água=0,035 e polpa=0,95 – F=24596 lbm/h, perda=73,9% 6. d-glicose e d-frutose têm a mesma fórmula química (C6H12O6) porém propriedades diferentes. A glicose é convertida em frutose conforme mostrado na figura abaixo, mas somente 60% são convertidos pela passagem no conversor, de modo que o material não convertido é reciclado. Calcule a vazão de reciclo por quilograma de glicose 100% carregada no conversor. Ignore a água usada como solvente para transportar a glicose e a frutose. (L) Água Moinho Peneira Evaporador Cristalizador Cana (F) 16% de açúcar 25% de água 59% de polpa Bagaço (F) 80% de polpa Sólidos (G) 95% de polpa (E) 13% açúcar 14% polpa (H) 15%de açúcar (J) Água (K) 40% de açúcar (M) Açúcar 1000lb/h EQ 481 – Introdução à Engenharia Química - Balanços de massa simples, sem reação química 3 R: R/C=0,833 7. Considere o seguinte processo de extração: a. Qual o número de equações independentes? R=3 b. Determinar R, Q, W. R: R=130,2; Q=282,8 e W=13,02 g/mim c. Calcular a relação gHAc solução R gHAc entrada . R: 0,976 8. Água entra em um tanque de 2 litros a uma taxa de 3,0 g/s e é retirada a uma taxa de 5,0 g/s. O tanque inicialmente contém água pela metade. Responder: a. Este processo é batelada, contínuo ou semi-contínuo? R: semi-contínuo b. Escreva uma balanço de massa para este processo, sendo n(t) a massa dentro do tanque no tempo t. Identifique os termos da equação geral. c. Escreva a equação resultante e determine quanto tempo será necessário para esvaziar completamente o tanque.R: t=250s 100kg de carga fresca Glicose, 100% Conversor Separador Frutose 100% Reciclo 80% de glicose EQ 481 – Introdução à Engenharia Química - Balanços de massa simples, sem reação química 4 9. Morangos contêm 15% de sólidos e 85% de água. Para fazer geléia de morango, morangos amassados e açúcar são misturados na proporção 45%:55%, e a mistura é aquecida para evaporar água até que o resíduo tenha um terço de água em massa. Desenhe um diagrama do processo e calcule quantos quilogramas de morango são necessários para fazer um quilograma de geléia. R: 0,486 kg 10. Uma corrente contendo 25% de metanol em água é diluída por outra contendo 10% para formar um produto de 17% de metanol em água. a. Escolha uma base de cálculo conveniente, desenhe um diagrama de processo e calcule a razão (kg solução 17%/ kg solução 25%). R: 2,1 b. Qual a vazão de alimentação da solução de 10% é necessária para produzir 1250 kg/h de produto? R: 667 kg/h 11. Uma mistura líquida de benzeno (58,20%), tolueno (20,40%) e xileno (21,40%) é carga de um processo de destilação. A recuperação de benzeno no destilado deve ser de 98,0% e a de xileno no resíduo deve ser de 95,0%. A fração mássica de benzeno no destilado (líquido) deve ser de 90,0%. Calcule a composição mássica do destilado e do resíduo. R.: D: 90,0%, 8,3%, 1,7% B: 3,17%, 41,32%, 55,51% 12 Água do mar contendo 3,5% (massa) passa por uma série de 10 evaporadores. Aproximadamente quantias iguais de água são evaporadas em cada uma das 10 unidades, que são então condensadas para formam uma corrente de água limpa. O produto de fundo do último evaporador contém 5% de sal. Se 30 000 kg/h de água do mar forem alimentadas no processo, calcule a fração de água limpa produzida e a porcentagem de sal no produto de fundo do quarto evaporador. R: fração=0,3 e sal=3,98% 13 Água do mar é dessalinizada por osmose inversa segundo o esquema a seguir. Utilizando os dados da figura, determine: a) a taxa de remoção de salmoura (B); a taxa de produção de água de dessalinizada (água potável) (D); c) a fração da salmoura que deixa a câmara de osmose que é reciclada. (ppm=partes por milhão). EQ 481 – Introdução à Engenharia Química - Balanços de massa simples, sem reação química 5 R: a) 587 lbm/h; b) 413 lbm/h; c) 0,55 14 Uma coluna de destilação separa 10000 kg/h de uma mistura de benzeno-tolueno (50%-50%). O produto recuperado no condensador, no topo da coluna, contém 95% de benzeno e a corrente de fundo da coluna contém 96% de tolueno. A corrente de vapor que entra no condensador pelo topo da coluna registra 8000 kg/h. Uma parte do produto é retornada como refluxo. Suponha que as composições das correntes V, D e R sejam idênticas. Encontre a razão de quantidade de produto reciclada em relação ao produto D. R: 0,58
Compartilhar