Exercícios de Transferência de Calor e Operações Unitárias

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EXERCÍCIOS: 
1. Indique 4 parâmetros que influenciam no momento da escolha do tipo de 
filtro a ser utilizado em uma operação de filtração. 
2. Explique o que é um filtro rotativo a vácuo e qual é o seu princípio de 
funcionamento, e cite 3 exemplos de onde podemos utilizá-los. 
3. Cite 4 vantagens do filtro prensa 
4. Explique o princípio de funcionamento do moinho de bolas e qual fator 
determina a escolha do tamanho dos corpos moedores. 
5. Explique o princípio de funcionamento do britador de impacto. 
6. Explique o que é velocidade crítica nos moinhos de bolas e de barras. 
Qual a velocidade indicada para estes equipamentos? O que acontece 
se operarmos este equipamento com uma velocidade acima da 
indicada? 
7. Explique DETALHADAMENTE quais fatores afetam o processo de 
secagem e de que forma estes fatores afetam a secagem (citar no 
mínimo 4 fatores). 
8. Explique DETALHADAMENTE como se determina a umidade utilizando 
o método de estufa. 
9. Explique o que é um trocador de calor e como opera um trocador de 
calor tubo-carcaça com dois passes no tubo e 1 passe na carcaça. 
10. Explique o que é um secador do tipo spray dryer. 
11. Diferencie o processo de absorção do de adsorção. 
12. Cite 3 exemplos de onde podemos utilizar o ciclone e o hidro ciclone. 
13. Explique como o ciclone efetua a separação de uma mistura sólido-
líquido. 
14. Uma empresa possui uma vazão de ar a ser purificado com partículas 
muito pequenas. Que equipamento essa empresa deve utilizar para efetuar 
a separação dessa mistura? Por quê? Quais vantagens esse equipamento 
apresentaria para a empresa? 
15. Calcule a quantidade de calor necessária para resfriar 5,07 m3/min de 
um líquido que entra em um trocador tubo duplo a 100 °C e sai a 65 °C, 
usando uma corrente de água que entra a 40 °C e sai a 52 °C. A área deste 
trocador é de 4,55 m2. Calcule a quantidade para um escoamento em 
contracorrente e indique qual escoamento é mais eficiente justificando sua 
resposta. 
Dados: Coeficiente global de troca térmica (U)= 250 W/m2 .°C. 
Fórmulas: 
𝑄 = 𝑈×𝐴×∆𝑇𝐿𝑚 
Onde: U é o coeficiente global de troca de calor; 
 A é a área de troca térmica; 
 ∆𝑇𝐿𝑚 é a média logarítmica da diferença de temperatura: 
∆𝑇𝐿𝑚 =
∆𝑇2
𝑙𝑛
−
∆𝑇1
[
∆𝑇2
∆𝑇1
]
 
Onde: ln é o logaritmo neperiano. 
 
16. Uma vazão mássica de 68 Kg/s de leite é aquecida de 35 °C até 65 °C 
por uma corrente de água que entra a 110 °C e sai a 78 °C. A quantidade 
de calor absorvida pelo leite foi de 11.495 KJ/min. Calcule qual deve ser a 
área do trocador de calor para um escoamento em contra corrente. Qual 
escoamento é mais eficiente? Por quê? 
Dado: U= 270 W/ m2 .°C. 
Fórmulas: 
𝑄 = 𝑈×𝐴×∆𝑇𝐿𝑚 
Onde: U é o coeficiente global de troca de calor; 
 A é a área de troca térmica; 
 ∆𝑇𝐿𝑚 é a média logarítmica da diferença de temperatura: 
∆𝑇𝐿𝑚 =
∆𝑇2
𝑙𝑛
−
∆𝑇1
[
∆𝑇2
∆𝑇1
]
 
Onde: ln é o logaritmo neperiano. 
 
17. Um fluido quente entra em um trocador de tubos duplo a uma 
temperatura de 300 °C e deve ser resfriado a 200 °C por um fluido que 
entra a 100 °C e é aquecido a 150 °C; Esse escoamento deve ser paralelo 
ou contracorrente? Justifique. 
Dado: U= 270 W/ m2 .°C. 
Fórmulas: 
𝑄 = 𝑈×𝐴×∆𝑇𝐿𝑚 
Onde: U é o coeficiente global de troca de calor; 
 A é a área de troca térmica; 
 ∆𝑇𝐿𝑚 é a média logarítmica da diferença de temperatura: 
∆𝑇𝐿𝑚 =
∆𝑇2
𝑙𝑛
−
∆𝑇1
[
∆𝑇2
∆𝑇1
]
 
Onde: ln é o logaritmo neperiano. 
 
18. Uma vazão mássica de 98 Kg/s de óleo entra em um trocador cuja área 
é de 6,32 m2 e é aquecida de 65 °C até 95 °C por uma corrente de água 
que entra a 140 °C e sai a 108°C. Calcule qual a quantidade de calor 
trocada entre as duas correntes quando o escoamento é em paralelo e 
também em contracorrente. Qual é mais eficiente? 
Dado: U= 235 W/ m2 .°C. 
Fórmulas: 
𝑄 = 𝑈×𝐴×∆𝑇𝐿𝑚 
Onde: U é o coeficiente global de troca de calor; 
 A é a área de troca térmica; 
 ∆𝑇𝐿𝑚 é a média logarítmica da diferença de temperatura: 
∆𝑇𝐿𝑚 =
∆𝑇2
𝑙𝑛
−
∆𝑇1
[
∆𝑇2
∆𝑇1
]
 
Onde: ln é o logaritmo neperiano. 
19. Calcule a quantidade de calor necessária para resfriar 5,07 m3/min de 
um líquido que entra em um trocador tubo duplo a 100 °C e sai a 65 °C, 
usando uma corrente de água que entra a 40 °C e sai a 52 °C. A área deste 
trocador é de 4,55 m2. Calcule a quantidade de calor para um escoamento 
em paralelo e também para um escoamento em contracorrente. E indique 
qual escoamento é mais eficiente justificando sua resposta. 
Dados: Coeficiente global de troca térmica (U): 223 W/m2 . °C. 
Fórmulas: 
𝑄 = 𝑈×𝐴×∆𝑇𝐿𝑚 
Onde: U é o coeficiente global de troca de calor; 
 A é a área de troca térmica; 
 ∆𝑇𝐿𝑚 é a média logarítmica da diferença de temperatura: 
∆𝑇𝐿𝑚 =
∆𝑇2
𝑙𝑛
−
∆𝑇1
[
∆𝑇2
∆𝑇1
]
 
Onde: ln é o logaritmo neperiano. 
20. O peso úmido de uma amostra de café foi de 560 gramas e após 8 
horas em estufa a 105 °C seu peso permaneceu constante e igual a 458 
gramas. Qual a umidade em base úmida e base seca dessa amostra? 
Fórmulas: 
 𝑋𝑏𝑠 =
𝑀𝑢
𝑀𝑠
 
 𝑋𝑏𝑢 =
𝑀𝑢
𝑀𝑠 + 𝑀𝑢
 
21. O teor de água de uma amostra de soja foi analisado e o peso inicial da 
amostra foi de 35,8 g. Após secagem em estufa a massa de soja foi de 31,5 
g. Calcule a umidade em base seca e base úmida dessa amostra de soja. 
Fórmulas: 
𝑋𝑏𝑠 =
𝑀𝑢
𝑀𝑠
 
 𝑋𝑏𝑢 =
𝑀𝑢
𝑀𝑠 + 𝑀𝑢
 
22. Efetue as seguintes mudanças de umidade: 
a) 12,3% em base seca para base úmida. 
b) 14,9% em base seca para base úmida. 
c) 17,7% em úmida para base seca. 
d) 22,1% em úmida pra base seca. 
Fórmula: 
 𝑈𝑏𝑠 =
𝑈𝑏𝑢(%)
100 − 𝑈𝑏𝑢(%)
×100 
 
23. Passar para base seca: 
 a)41,51; 
 b)28,9; 
c)11,12; 
d)3,98%. 
Fórmula: 
 𝑈𝑏𝑠 =
𝑈𝑏𝑢(%)
100 − 𝑈𝑏𝑢(%)
×100 
24. Passar para base úmida: 
 a)13,5; 
b)17,89; 
c)33,15%; 
d)3,98%. 
Fórmula: 
𝑈𝑏𝑢 =
𝑈𝑏𝑠(%)
100 + 𝑈𝑏𝑠(%)
×100 
25. Uma amostra de areia recebida por uma usina foi submetida a uma 
análise granulométrica e obteve-se os seguintes resultados: 
 
MALHA MASSA 
RETIDA (g) 
% RETIDA % 
PASSANTE 
% 
ACUMULADA 
+8 2,36 
-8 +10 1,65 
-10 +14 1,16 
-20 +28 0,86 
-28 +35 0,60 
-35 +48 0,42 
MASSA 
TOTAL 
 
 
Fórmulas: 
 % 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 = 
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 ×100%
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
 
% 𝑝𝑎𝑠𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒 = 100% − % 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 
% 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 = 1ª % 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 + 2ª % 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 + 3ª % 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 + ⋯ + 𝑛 % 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 
 
 
 
 
 
 
26. Uma amostra de quartzo triturado apresenta o seguinte perfil 
granulométrico: 
 
MALHA MASSA 
RETIDA (g) 
% RETIDA % 
PASSANTE 
% 
ACUMULADA 
4 0 
6 0,5 
8 8,33 
10 9,5 
14 31,5 
20 5,38 
28 3,12 
35 1,35 
48 0,77 
65 1,51 
90 5,6 
110 3,15 
114 2,11 
MASSA 
TOTAL 
 
 
Fórmulas: 
 % 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 = 
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 ×100%
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
 
% 𝑝𝑎𝑠𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒 = 100% − % 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 
% 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 = 1ª % 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 + 2ª % 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 + 3ª % 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 + ⋯ + 𝑛 % 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 
 
 
27. Uma amostra de café solúvel apresenta a seguinte distribuição 
granulométrica: 
 
MALHA MASSA 
RETIDA (g) 
% RETIDA % 
PASSANTE 
% 
ACUMULADA 
+8 2,41 
-8 +10 16,5 
-10 +14 3,6 
-14 +20 4,8 
-20 +28 9,6 
-28 +3210,1 
-32 +35 14,5 
-35 +40 5,6 
-40 +42 7,9 
MASSA 
TOTAL 
 
 
Fórmulas: 
 % 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 = 
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 ×100%
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
 
% 𝑝𝑎𝑠𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒 = 100% − % 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 
% 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 = 1ª % 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 + 2ª % 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 + 3ª % 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 + ⋯ + 𝑛 % 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎