Lista 2

Prévia do material em texto

Operações Unitárias II 
 
Lista 2 
 
Problema 1: 
 
 Em cada problema abaixo, determinar: 
 
(i) Mínimo consumo de utilidades; 
(ii) Temperatura pinch; 
(iii) Número mínimo de trocadores de calor (considerando o pinch e sem considerar o pinch); 
(iv) Diagrama de representação da rede de mínimo consumo de utilidades; 
(v) Fluxograma de processo da rede de mínimo consumo; 
(vi) Alternativa, a partir da rede de mínimo consumo, através da eliminação de um dos ciclos; 
(vii) Apresentação de uma proposta de temperatura para as utilidades, considerando uma utilidade 
quente e uma utilidade fria apenas; 
(viii) Apresentação de uma proposta de temperatura para as utilidades, considerando duas utilidades 
quentes e duas utilidades frias, incluindo também uma estimativa de consumo em cada nível 
correspondente. 
 
a) Linnhoff e Hindmarsh (1983) 
 
Corrente 
Taxa de capacidade 
calorífica (kW/ºC) 
Temperatura de 
entrada (ºC) 
Temperatura de 
saída (ºC) 
H1 2,0 150 60 
H2 8,0 90 60 
C1 2,5 20 125 
C2 3,0 25 100 
Tmin = 20 ºC 
 
b) Douglas (1988) 
 
Corrente 
Taxa de capacidade 
calorífica (kW/ºC) 
Temperatura de 
entrada (ºC) 
Temperatura de 
saída (ºC) 
H1 3,0 180 60 
H2 1,0 150 30 
C1 2,0 20 135 
C2 5,0 80 140 
Tmin = 10 ºC 
 
c) Kemp (2007) 
 
Corrente 
Taxa de capacidade 
calorífica (kW/ºC) 
Temperatura de 
entrada (ºC) 
Temperatura de 
saída (ºC) 
H1 3,0 170 60 
H2 1,5 150 30 
C1 2,0 20 135 
C2 4,0 80 140 
Tmin = 10 ºC 
d) Kemp (2007) 
 
Corrente 
Taxa de capacidade 
calorífica (kW/ºC) 
Temperatura de 
entrada (ºC) 
Temperatura de 
saída (ºC) 
H1 3,0 170 60 
H2 1,5 150 30 
C1 2,0 20 135 
C2 2,0 80 140 
Tmin = 10 ºC 
 
e) Kemp (2007) 
 
Corrente 
Taxa de capacidade 
calorífica (kW/ºC) 
Temperatura de 
entrada (ºC) 
Temperatura de 
saída (ºC) 
H1 3,0 200 50 
H2 1,5 240 100 
H3 300 120 119 
C1 4,0 30 200 
C2 2,0 50 250 
Tmin = 10 ºC 
 
f) Kemp (2007) 
 
Corrente 
Taxa de capacidade 
calorífica (kW/ºC) 
Temperatura de 
entrada (ºC) 
Temperatura de 
saída (ºC) 
H1 10,0 261 158 
H2 10,0 199 70 
H3 80,0 123 52 
H4 12,5 151 67 
C1 25,15 20 180 
C2 30 152 302 
Tmin = 20 ºC 
 
g) 
 
Corrente 
Taxa de capacidade 
calorífica (kW/ºC) 
Temperatura de 
entrada (ºC) 
Temperatura de 
saída (ºC) 
H1 1,0 650 350 
H2 4,0 500 350 
C1 3,0 320 600 
Tmin = 10 ºC 
 
h) 
 
Corrente 
Taxa de capacidade 
calorífica (kW/ºC) 
Temperatura de 
entrada (ºC) 
Temperatura de 
saída (ºC) 
H1 5,0 300 40 
H2 1,0 80 40 
C1 3,0 80 200 
C2 1,0 80 240 
Tmin = 10 ºC 
Problema 2: 
 
Apresentar o fluxograma de processos da rede de trocadores de calor associada ao mínimo consumo de 
utilidades para o problema descrito abaixo. Informações complementares: Tmin = 10 ºC; Mínimo consumo de 
utilidade quente: 7 MW; Mínimo consumo de utilidade fria: 4 MW; Temperatura pinch: 90 ºC/80 ºC, 
 
Corrente 
Taxa de capacidade 
calorífica (MW/ºC) 
Temperatura de 
entrada (ºC) 
Temperatura de 
saída (ºC) 
H1 0,2 150 50 
H2 0,1 170 40 
C1 0,3 50 120 
C2 0,5 80 110 
 
Problema 3: 
 
Propor uma versão alternativa de fluxograma de processo onde o consumo de utilidades tenha sido 
reduzido ao máximo para um approach mínimo de 10 C. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O calor específico de todas as correntes pode ser considerado igual a 2500 J/kgK, com exceção das 
correntes do fundo do vaso D-201, da alimentação de solvente e do fundo da coluna T-301, cujo valor é 3000 
J/kgK. 
 
90000 kg/h 
50 C 
50 C 
40 C 270 C 240 C 
50000 kg/h 
10000 kg/h 
200 C 
211 C 250 C 
120 C 
40 C 
70000 kg/h 
30000 kg/h 
85000 kg/h 
55000 kg/h 
30 C 
40 C 
45 C 
48C 
R-101 R-102 
T-301 
D-201