Prova de Cálculo de Processos

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EQE 112 INTRODUÇÃO AO CÁLCULO DE PROCESSOS Prof. Perlingeiro�PROVA 01 08 ABR 08
NOME ___________________________________________ CURSO ____________________
QUESTÃO 1 (35 %) (30 min)
Em problemas de escoamento de fluidos, o coeficiente de transferência de calor (h) pode ser calculado pela expressão
 h [=] kcal / (h cm2 oC)
onde a é uma constante e as variáveis têm que ser fornecidas nas seguintes unidades:
	C [=] kcal / kg oC
	D [=] cm
	G [=] kg / h cm2.
Transforme esta equação de modo a permitir que essas variáveis sejam fornecidas em:
	C [=] BTU / lbm oF
	D [=] ft
	G [=] lbm / h ft2
e que a resposta resulte em h [=] BTU / h ft2 oF
Pré-conversão
C [kcal / kg oC] = C [BTU / lb oF] (0,252 kcal / BTU) (lb / 0,454 kg) (1,8 oc / oF) 
C [kcal / kg oC] = 1 C [BTU/lb oF]
G [kg / h cm2] = G [lb / h ft2] (0,454 kg/lb) (10,76 x 10-4 ft2 / cm2)]
G [kg / h cm2] = 4,885 x 10-4 G [lb / h ft2]
D [cm] = D [ft] (cm / 0,0328 ft)
D [cm] = 30,487 D [ft]
Incorporação
h = a (1 C) (4,885 x 10-4 G)0,8 / (30,487 D)0,2 = (0,00113 a) C G 0,8 / D 0,2 kcal / h cm2 oC
Pós-conversão
h = (0,00113 a) C G 0,8 / D 0,2 kcal / h cm2 oC (BTU / 0,252 kcal)( cm2 / 10,76 x 10-4 ft2 )( oC / 1,8 oF)
Este é o Problema 4 da Lista 2, invertido! Da resposta do Problema 4, a = 0,00621. Conferindo: 2,32 a = 0,01444, que é o coeficiente do Problema 4.
QUESTÃO 2 (25%) (25 min)
Uma célula de osmose reversa é utilizada para dessalinizar água do mar. Ela processa 1.000 kg/h de água salgada que entra com 3,1% e deve sair com 5,25% de sal. A água dessalinizada deve conter apenas 500 ppm (0,05%) de sal. Qual é a quantidade de água (kg/h) dessalinizada produzida ?
1.Balanço material p/ sal: (1.000)(0,031) – 0,0005 F6 – 0,0520 F3 = 0
2.Balanço material p/ água: (1.000)(0,969) – 0,9995 F6 – 0,9475 F3 = 0
Resolvendo o sistema: F6 = 413,5 kg/h (F3 = 586,3 kg/h. (o balanço global confere!)
QUESTÃO 3 (40 %) (35 min)
Uma modificação no esquema de dessalinização do problema anterior, consiste em reciclar parte da água salgada que sai da célula, de acordo com o fluxograma abaixo. Se as concentrações nas correntes são aquelas mostradas no fluxograma, quais devem ser (a) a quantidade de água (kg/h) dessalinizada produzida e (b) fração F4 / F3 reciclada?
No modelo abaixo: x13 = x14 = x15 = 0,0525 (uma mesma corrente é dividida em duas)
1. Balanço de sal na união: 31 + 0,0525 F4 – 0,04 F2 = 0
2. Balanço de sal na célula: 0,04 F2 – 0,0005 F6 – 0,0525 F3 = 0
3. Balanço de água na união: 969 + 0,9475 F4 – 0,96 F2 = 0
4. Balanço de água na célula: 0,96 F2 – 0,9995 F6 – 0,9475 F3 = 0
5. Balanço de sal ou água no divisor: F3 – F4 – F5 = 0
6. Fração reciclada: F4 - ( F3 = 0
V = 6 : N = 6 : G = 0
Resolvendo (1) com (3): F2 = 1.720 kg/h e F4 = 720 kg/h.
Resolvendo (2) com (4): F3 = 1.306 kg/h e F6 = 414 kg/h
De (5): F5 = 586 kg/h
De (6): ( = 0,55
Os balanços totais na união (F1+F4-F2=0) e na célula (F2-F3-F6=0), bem como o global do processo (F1-F6-F5=0), não incluidos por serem supérfluos, conferem!
célula
F6 = 413 kg/h
x16= 0,0005
F5 = 586 kg/h
x15 = 0,0525
F4 = 720 kg/h
x14 = 0,0525
F3 = 1.306 kg/h
x13 = 0,0525
F2 = 1.720 kg/h
x12 = 0,04
F1 = 1.000 kg/h
x11 = 0,031
h = (2,32 a) C G 0,8 / D 0,2 BTU / h ft2 oF
Água�dessalinizada
Água salgada concentrada
Água salgada do mar
célula
F6 = 413,5 kg/h
x16 = 0,0005
F3 = 586,3 kg/h 
x13 = 0,0525
F2 = 1.000 kg/h
x12 = 0,031
Água�dessalinizada
Água salgada concentrada
Água salgada do mar
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