Lista e Resolução 1 - Balanço de Energia

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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. 
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