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UERJ Fundamentos de Engenharia Química II Enildo Alves Bernardes Balanço de energia — primeira lista de exercícios Nome: 1. Resíduos de uma planta de produção de etanol a partir de milho são queimados em uma caldeira e produz 750 kW de energia térmica. 70 % dessa energia é transferida para os tubos de uma caldeira que gera vapor d'água para a planta. A água entra nos tubos da caldeira como água saturada a 30 °C e sai como vapor d'água saturado em uma pressão absoluta de 25 bar. a. Calcule a taxa (kg/h) em que o vapor d'agua é produzido. b. Qual é a vazão volumétrica deste vapor d'água? c. Qual é a vazão volumétrica, se o comportamento de gás ideal é assumido? 2. Você, pesando 75 kg, sobe para ver o nível de um vazo que está 346 m acima do solo. Se a energia requerida para subir esta altura fosse usada para aquecer 1 kg de água, inicialmente a O °C, qual seria a temperatura final da água? 3. Volumes iguais de vapor d'água superaquecido a 450 °C e 20 bar e vapor d'água saturado a T2 (°C) e 20 bar são misturados. A corrente resultante da mistura está a T3 (°C) e 20 bar. Determine T2 e T3 assumindo que o processo é contínuo, em estado permanente e adiabático. 4. Vapor d'água saturado a pressão manométrica de 7,0 bar é usado para aquecer uma corrente de isobutano, escoando a 400 m3/min a 10 °C e pressão manométrica de 2,0 bar para uma condição final de 70 °C e a mesma pressão. O vapor d'água condensa e sai do trocador de calor a 40 °C. Se as entalpias específicas do isobutano nas condições inicial e final são 926 kJ/kg e 1044 kJ/kg, respectivamente, que vazão de vapor d'água (m3/min) é requerida para prover este aquecimento, assumindo operação adiabática? 5. Vapor d'água superaquecido a uma pressão absoluta de 40 bar e 500 °C escoa a uma taxa de 250 kg/min para uma turbina adiabática, onde ele expande para 5 bar. O trabalho realizado pela turbina é 1500 kW. O vapor d'água da turbina escoa para um aquecedor onde ele é aquecido isobaricamente para sua temperatura inicial. Ignore mudanças de energia cinética. a. Escreva um balanço de energia para a turbina e use-o para determinar a temperatura da corrente de saída b. Escreva um balanço de energia sobre o aquecedor e use-o para determinar a entrada requerida (kW) para o vapor d'água. c. Verifique que um balanço global de energia sobre o processo de duas unidades é satisfeito. d. Suponha que os tubos da entrada e saída da turbina tem diâmetros de 0,5 m. Mostre que razoável ignorar a mudança de energia cinética para esta unidade. 1 LEST A c>1 ‘2-c. ")./>T1-)12 Ar)", A 2 -s-75.:Nr_ AiN rw) 525t.NA/ TA*6.,a_A 0,5 12N --v A rs‘LA 0.(.2 = F51 ry„è4,a1N-/C~1 Er .4 525- \A/ s2S" (2,_)9,-, - 251 ?) ryo- vã, -c A ISCLA \bp, ►2 0, z s- r a_ ,==._ 17 .14-;3/K›, -\-ANr3ELA- o- -r- 223/ ---rc \-/ 1:7 )2-1- ,51e "37 L tSAY-- x (--0'fo/ t/K •\/ 2 x-,-c)31Y 2c I3AL = 4\7, L3 r• \. L3 4. LESTA rfif--kg - vt-,/j 2 - I vi%),) 1-)4 7.1 s- L,s -T- 1 2 3 1 ?--)515 (N) r)Q IN 55 eii•Pt ; Er :WS:: -c) 1 12"' \IAN2';CA ' )c9vA iS r\-->5 ,Jt—t. ~.5 . 5<- seAR—Q-(---; --t-A 13E-L4 13.1 "\J1 0 1,6 3 04 e ,-kt (1135)(--335-e) ( 40, ‘5.)( 231-95 (6, )13 / 2 9; Í3.9- /A 2, -<-> 1.3,eve- E-,_. 1 2 c 3 xfr19' z- ,>ft-11.4 A 2,7 1.s__. Vyis 7 S + 7,-(2) 1 I 1 vi-Ys Vt1X4 ;1-/ NA; w2, NZ c)( ,e) 7 K>/mt..w 111 CiA9- 92Q (A5S •-• c) 5O0 , 2.1q or, 1 TA1SC (-->t ,?cr vAr 124 T )5{ U.S Z_ è,4 jj2_ X '""/ 13 .4> Ca i E-7,-11A P-4) C. -no o •-r- k /-4 V I rk L )24)2, 13°41" ), 1„,„.c.)111..,3 c) L. "g-- 2g3 5-1.9-22 è4-L-i";t1/4/ . • # - 2 1‘11 ( { 'c;--ft( - -/242) 2-'7-61,ç - 1-, c• 43q S. v"--'(.._ - _ P---- -i-A ui A P. 1,-, , ns? -__. 2c/ 03 1,- -3/19-- ( (--''''' )2)L:f<1 \:l r: 4.39,S K,1,,t;,./ x 0,2efc?3 `t-,/ K.)- --- 4114 -I_ 2 4- c9-/ ).? s- Y51g)- V"2-)r -12 .1 r4-n 2 ,-o► N. -2 tp, 13412_ A'0;":5,)","-r;(_ c>c,.. A2 13ALAk'S 5 c., g-g; NeiN ( A171 A 13/›T 'I CA) É-r ►3 TA1SQI-J> • .c.3.é-iS • V"\7 -.7 i _ 55--c).--c -.J._ el,e3 K-5 / P 1 , • 11 A 3 GZ. 365) 46‘,2-,Cv7 13 Q E),-.e‘rz.s(i'i 614 7:- /1;5"- g.1/S r1/4/T- g1.2 vz - 757 ST /A- 1 s- ; fr‘f 17A- tia- I- mrA- PA -1-,2.1-5.E LIN 13, 3 \/,‘ -2_ ,71,.‹.3 &6e-i Ne•-/ 2 /MN >ç 4) 47 8,6‘( vin3 10 - 3 vy A-0 A 17'A 2 tr(c>, 51 = rlx= / i9A 47 11 erg 1-),C, m/4 lia TA r3/- )3- ria s 25-1 )— 5 3 (4 12-•' 12 Q 12€ )7 " "" .)( 12 I..., e"- " )2/ ►2'4' }i,")n 1-17-4 Pg- Q--TV-.9 • S2 2 v---;3/19— S 1-1 v,--Y9- 4 )2-A 3 2'1/ S22 4_ 3c,7 - 3 S--3 15 Ii--1 3Ay o 5-3 ti 5-- 2/ 2-1 ,6c L pç 2,1 11,3 l i e 1"7 2- Page 1 Page 2 Page 3 Page 4 Page 5 Page 6 Page 7
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