Operações Unitárias III - Lista de evaporação - Cálculos

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Operações Unitárias III – Lista de Evaporação
Um evaporador produz 30 t/h de uma solução concentrada com 30% do soluto A e 4% do soluto B a partir de uma alimentação com 10% de A e 5% de B em solução. Sabendo que ocorre formação de precipitado do soluto B puro, deseja-se saber, por hora: a) qual a massa de alimentação? RESPOSTA: 90 t/h
 b) qual a massa de solvente evaporado? RESPOSTA: 60 t/h
 c) qual a massa de precipitado formado? RESPOSTA: 3,3 t/h
Um evaporador é alimentado continuamente com 25 t/h de uma solução composta de 10% de NaOH, 10% de NaCl e 80% de H2O. Durante a evaporação, a água é separada e o sal precipita como cristais que são decantados e removidos da solução remanescente. A solução concentrada que deixa o evaporador contém 50% de NaOH, 2% de NaCl e 48% de H2O. Calcular:
a) a massa de água evaporada por hora; RESPOSTA: 15,1 t/h
b) a massa de sal precipitada por hora; RESPOSTA: 4,9 t/h
c) a massa de solução concentrada produzida por hora. RESPOSTA: 5 t/h
Determinar a área de aquecimento necessária para a produção de 10.000 lb/h de solução de NaOH a 50%, a partir de uma solução a 10% que se encontra a 100ºF. A evaporação será realizada em um evaporador de tubos curtos com coeficiente global de troca térmica de 500 Btu/h.ft2.ºF. O vapor de água disponível está saturado a 50 psig e o evaporador pode ser operado em um vácuo de 10 psi em relação à pressão barométrica de 14,7 psia.
RESPOSTA: 1.400 ft²
Determine a área de aquecimento necessária para produzir 10 t/h de solução de NaOH a 40%, a partir de uma solução a 15%, entrando a 45ºC. Para este processo, será utilizado um evaporador tipo padrão de câmara única, para o qual é previsto um coeficiente global de troca térmica de 2000 kcal/h.m2.ºC. O vapor de aquecimento é saturado, na pressão de 4 atm manométricas e o evaporador opera sob vácuo de 500 mmHg em relação à pressão barométrica de 760 mmHg. Calcule a quantidade de vapor necessária para o aquecimento (VS) e a economia de vapor (V/S).
Um evaporador é alimentado com 5.000 kg/h de uma solução de açúcar em água, a 15% em massa de açúcar e 90°C. A solução é concentrada até 60% em massa de açúcar, com o sistema operando a 59,7°C sem que ocorra cristalização. Supondo que o vapor deixa o evaporador na forma de vapor saturado, determine a carga térmica de aquecimento da unidade.
Dados:
a) Calor específico das soluções de açúcar (constante):
- solução a 15%: 0,8 kcal/kg.°C
- solução a 60%: 0,6 kcal/kg.°C
b) supor a entalpia de diluição do açúcar igual a zero.
Um evaporador de triplo efeito está concentrando um líquido que possui EPE negligenciável. A temperatura do vapor no primeiro efeito é 108 °C, o ponto de ebulição no último efeito é 52 °C. Os coeficientes globais de troca térmica, em w/m² °C são 2500, 2000 e 1000, nos primeiro, segundo e terceiro efeito, respectivamente. Em quais temperaturas irão evaporar o líquido nos estágios um e dois?
RESPOSTA: 96,2 °C no primeiro estágio e 81,5 °C no segundo estágio.
Uma solução aquosa com 2% de sólidos orgânicos dissolvidos deve ser concentrada até 25% de soluto, em um evaporador de duplo efeito, em contra corrente, com circulação forçada e 200 m2 de troca térmica em cada efeito. O coeficiente de transmissão de calor no primeiro efeito é 2800 W/m2.K e 4000 W/m2.K no segundo. Qual a taxa de produção obtida? A solução não tem EPE, a carga entra a 30ºC e o vapor disponível está a 0,7x106 N/m2. O condensador opera a pressão de 7x103 N/m2.
RESPOSTA: 9.880 Kg/h