Lista de exercícios 3 Estequiometria Industrial

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LISTA DE EXERCÍCIOS 3 – ESTEQUIOMETRIA INDUSTRIAL 
1 – Uma unidade industrial deverá empregar etileno como refrigerante em um sistema de 
resfriamento. O trocador de calor de refrigeração deverá receber 100 kg/h de etileno líquido saturado 
a uma pressão de 30 bar absoluta, conforme a figura abaixo. Na entrada do trocador a pressão é 
reduzida para 5 bar, forçando a evaporação do etileno. Calcule a carga térmica do trocador, de forma 
que 80% do etileno alimentado passe para o estado de vapor. 
 
 
2 – Uma caldeira produz 1000 kg/h de vapor saturado a uma pressão de 3 kg/cm2 (294,1 kPa) absoluta 
e 20kg/h de purga. A caldeira é simultaneamente alimentada com água a 25 oC e com 800 kg/h de 
caondensado a 120 oC que retorna do processo como mostra a figura abaixo. Calcule a carga térmica 
(calor cedido a caldeira) para a produção do vapor desejado. Utilize a tabela de vapor saturado para 
a água. 
 
3 – Calcule a quantidade de calor que deve ser fornecida a uma caldeira para produzir 1000 kg/h de 
vapor saturado a 9,869 atm a partir da água a 20 oC. Suponha que a caldeira tenha uma eficiência de 
80%. Calcule também quantos kg de um óleo combustível são necessários para a produção do vapor 
sabendo-se que o poder calorífico do óleo é de 10000 kcal/kg. Calcule também o custo do 
aquecimento se o mesmo fosse feito com gás de cozinha (GLP) com poder calorífico inferior (PCI) 
de 12000 kcal/kg. 
 
4 - Uma mistura binária de Benzeno e tolueno (x = 50%) a 50 ºC é aquecida e parcialmente vaporizada 
a 150 ºC e a mistura líquido-vapor formada é separada em um tambor. Deseja-se que 60% do benzeno 
da carga esteja presente na fase vapor. A composição do benzeno na fase vapor deve ser de yB = 
63,2%. O aquecimento será efetuado em um trocador de calor, cujo fluido de aquecimento é o vapor 
d’água saturado a 1,0 MPa, que é totalmente condensado. Se a vazão molar da mistura líquida é 100 
kmol/h, calcule: 
a) A taxa de calor necessária para a vaporização parcial da mistura; 
b) A vazão mássica do vapor d’água usada para aquecimento. 
5 - O oxigênio gasoso a 150 K e 41,64 atm tem um volume líquido tabelado de 4,684 cm3/g e uma 
energia interna específica de 1706 J/mol. Calcule a entalpia especifica do oxigênio neste estado. 
6 - Propano (C3H8) é queimado com ar em um reator. A reação do processo é: 
C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O. 
 Assuma que a queima ocorre com 40% de excesso de ar; que não ocorre formação de 
monóxido de carbono; que a conversão global do propano é de 100% e a composição molar do ar é 
79% N2 e 21% O2. Calcule a composição molar da saída do reator. 
 
 
7 – No processo de concentração de suco de laranja, o suco original (corrente A) contém 12,0% de 
sólidos e 88,0% de H2O, enquanto o suco concentrado produzido deverá conter 42,0% de sólidos 
(corrente B). Inicialmente, um processo de evaporação direta foi utilizado para a concentração, porém 
os constituintes voláteis do suco evaporaram junto com a água, produzindo um concentrado com 
gosto ruim. O presente processo contorna este problema através de uma corrente de desvio da 
alimentação A (by-pass), que é misturada à corrente de saída do evaporador (figura abaixo). Sabe-se 
que a corrente de saída do evaporador é constituída por 58,0% de sólidos em massa. Calcule, para 
uma alimentação de 250Kg/h de suco original: 
 
a) A quantidade de suco concentrado produzido (corrente B) 
b) A vazão da alimentação que desvia do evaporador (corrente D) 
c) A vazão de entrada no evaporador (corrente C) 
 
 
 
8 - Um cilindro de gás no seu laboratório está sem rótulo. Você sabe que dentro dele há um gás puro, 
mas não sabe se é hidrogênio, oxigênio ou nitrogênio. Para descobrir, você faz vácuo em um frasco 
de 5 L, sela e pesa; depois, você deixa o gás encher este frasco até que a pressão relativa seja igual a 
1,00 atm. O frasco é pesado de novo e a massa adicionada de gás resulta ser 13,0 g. A temperatura 
do laboratório é 27 ºC e a pressão barométrica é de 1,00 atm. Qual é o gás? 
9 – Calcule a quantidade de calor que deve ser fornecido a uma caldeira para produzir 1000 kg/h de 
vapor saturado a 10 atm a partir de água a 20 oC. Supondo que a caldeira tenha uma eficiência de 
80%. Calcule também quantos quilogramas de um óleo combustível são necessários para produção 
do vapor, sabendo-se que o poder calorífico do óleo é de 10000 kcal/kg. Calcule também qual o custo 
do aquecimento se o mesmo fosse feito com gás de cozinha (GLP) com poder calorífico inferior (PCI) 
de 12000 kcal/kg. 
10 – Um evaporador é alimentado com 5000 kg/h de uma solução de açúcar em água a 15% em massa 
de açúcar a 90 oC. A solução é concentrada até 60% em massa de açúcar, com o sistema operando a 
59,7 oC 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: cp (sol. 15%) = 0,8 
kcal/(kg.oC); cp (sol. 60%) = 0,6 kcal/(kg.oC). Supor a entalpia de dissolução do açúcar igual a zero. 
 
11 – A solubilidade do sulfato de magnésio anidro a 20 0C é de 35,5 g/100 g de H2O. Qual é a 
quantidade de MgSO4.7H2O a ser dissolvido em 100 kg de H2O para que seja formada uma solução 
saturada? 
12 – Está sendo utilizado um evaporador para concentrar um açúcar de cana. Evapora-se 10000 kg/dia 
de uma solução que contém 38% em peso de açúcar, obtendo-se uma solução com 74% de 
concentração de açúcar. Calcule o peso da solução obtida e a quantidade de água evaporada. 
13 – O processo abaixo é utilizado para remoção de material sólido insolúvel em suspensão. 
a) Calcule a vazão total do fluxo 6. 
b) Calcule a vazão do reciclado, fluxo 5.