PQI Aula 5 Energia e Transferência de calor

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Profa Dra Silvania Maria Netto
2017
PROCESSOS QUÍMICOS 
INDUSTRIAIS
 Energia
 Transferência de Energia
 Análise Geral
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Um refrigerador operando com
a porta aberta em uma sala
bem fechada e bem isolada.
Um ventilador que funciona em uma
sala bem selada e isolada elevará a
temperatura do ar na sala.
 Estamos familiarizados com o princípio da conservação da
energia.
 Considere uma sala cuja porta e janelas estão firmemente fechadas,
e cujas paredes são bem isoladas de modo que a perda de calor ou
ganho através das paredes seja desprezível.
 Agora, o que você acha que vai acontecer com a temperatura média
do ar na sala? Estará aumentando ou diminuindo? Ou permanecerá
constante?
INTRODUÇÃO
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ENERGIA
 Formas de energia
 Formas para expressar a energia
Pelo menos seis formas diferentes de
energia são encontradas em levar energia
de uma usina nuclear para as residências:
nuclear, térmica, mecânica, cinética,
magnética e elétrica.
 Energia Cinética
Ec = ½ mv
2 (J = kg.m2/s2)
pEc = ½ v
2 (J/kg)
 Energia Potencial
Ep = mgz (J = kg. m
2/s2)
pEp = gz (J/kg)
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 Formas para expressar a energia
Os efeitos magnéticos, elétricos e de tensão superficial são
significativos apenas em alguns casos especializados e
geralmente são ignorados. Na ausência de tais efeitos, a
energia total de um sistema consiste nas energias cinética,
potencial e interna e é expressa como:
E = U + Ec + Ep = U + ½ mv
2 + mgz (kJ)
ou
pe = pu + pEc + pEg = u + ½ v
2 + gz (kJ/kg)
Sistemas fechados = sistema estacionário (v=cte)
ENERGIA
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 Formas para expressar a energia
Para fluídos, tem-se:
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 Formas para expressar a energia
Energia Mecânica
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 Formas para expressar a energia
Calor (Q)
É definido como sendo a forma de energia que é transferida entre
dois sistemas (ou um sistema e seu ambiente) em virtude de uma
diferença de temperatura.
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 Formas para expressar a energia
Calor (Q)
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 Formas para expressar a energia
Trabalho (W)
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W = (F cos q) .d
W = F d cos q 
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TRANSFERÊNCIA de CALOR
A two-tube-pass, one shell-pass,
shell-and-tubeheat exchanger:
condenser, evaporator, feedwater
heater, steam generator
The first tube-pass flows is in
the same as the shell-pass:
parallel flow. The second one
flows in the opposite direction
to the shell-pass: counterflow.
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Blast furnace: air is blowing
into the furnace to maintain
temp. that is higher than
800°C. Melting iron flows
into ladle.
Continuous casting can be
achieved by cooling the
molten iron in a convey
system. Precise
temperature control is
critical to the quality of
the final product.
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Day time: sea breeze coming toward 
the land as a result of natural 
convection
Night time: wind blowing from land
to sea because of the natural
convection
TRANSFERÊNCIA de CALOR