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Operações Unitárias III – 2020 – Lista de Exercícios - Secagem
1. Certa quantidade de ar a 60oC e 40% de umidade relativa encontra-se a 760 mmHg. Calcular
analiticamente e por meio da carta psicrométrica:
a. A quantidade máxima de vapor d’água que esse ar poderá conter a temperatura de 60oC.
b. A temperatura do ponto de orvalho desse ar.
c. A pressão parcial do vapor d’água nesse ar.
d. Qual a temperatura de bulbo úmido desse ar. No cálculo analítico usar: h/ky = 1,223 Sc0,567 (unidades SI).
e. O calor necessário para aquecer kg de ar seco, mais a água nele contida, desde 60 até 72oC.
f. Supondo que esse ar seja umidificado adiabaticamente de modo a resfriá-lo até 50oC, qual a umidade
final do ar resultante.
g. Qual seria a umidade máxima possível de se conseguir neste ar por umidificação adiabática e qual
seria sua temperatura nestas condições.
h. Se o ar fosse simplesmente resfriado num trocador de calor até 50oC, qual seria a umidade resultante.
i. E se este ar fosse resfriado até 30oC num trocador de calor, usando água gelada e posteriormente
aquecido novamente a 60oC por resistência elétrica, qual a quantidade de água que vai se condensar:
Qual a umidade relativa do ar recondicionado.
j. A umidade do ar resultante da mistura de um volume do ar inicialmente mencionado com o mesmo
volume de ar saturado a 60oC.
Respostas: (a) Ysat = 0,060 kg água;kg ar seco; (b) Tpo = 42oC; (c) Págua = 59,76 mmHg; (d) TBU = 43oC; (e)
Q = 9,6 kcal; (f) Y = 0,057 kg água/kg ar seco; (g) Ysat = 0,060 kg água/kg ar seco e Tsat = 43oC; (h) Y =
0,053 kg água /kg ar seco; (i) Y = 0,026 kg água/kg ar seco, URF = 22%; (j) T = 52oC, Y = 0,0565 kg
agua/kg ar seco, UR = 65%.
2. Um leito de um produto granulado está sendo seco em secador de bandeja. O leito tem 3 cm de
profundidade. O ar usado tem 100oC e temperatura de bulbo úmido de 35oC. O ar escoa entre as bandejas
a uma velocidade mássica de 12.000 kg/hm2. Dados: ksólido-úmido= 0,5 kcal/hmoC; Emissividade sólido= 0,9
(fator de forma = 1); hconvecção = 0,014 G0,8, onde h =[kcal/hm2oC] e G =[kg/hm2]. Qual a taxa de secagem e a
temperatura na superfície do sólido durante o período de velocidade constante de secagem, se:
a. Somente o calor por convecção for computado.
b. O calor por convecção e por condução for computado.
c. O calor por convecção e por radiação for computado.
d. Toda a transferência de calor envolvida for considerada.
Respostas: (a) R = 2,9 kg água/hm2; Tsup = TBU = 35oC. (b) R = 3,75 kg agua/hm2; Tsup = 38,5oC. (c) R =
3,31 kg agua/hm2; Tsup = 37oC. (d) = 4,23 kg água/hm2; Tsup = 40,5oC.
3. Num experimento para obtenção da curva de secagem de cenoura, no qual uma rodela de cenoura de 3,8
cm de diâmetro (área superficial 0,00224 m2) foi submetida a uma corrente de ar ambiente aquecido a
86oC, paralela a superfície da cenoura, a uma velocidade de 1,62 m/s no interior do duto. O
acompanhamento da secagem era feito através da pesagem da cenoura (peso seco 0,503 g) a intervalos
regulares de tempo, obtendo-se os seguintes resultados:
a. Obter o gráfico teor de umidade X versus tempo de secagem .
b. Obter o gráfico da taxa de secagem (dX/d) versus tempo de secagem .
c. Qual a umidade critica da cenoura nessas condições de secagem?
d. Determinar o coeficiente convectivo de TM baseado nos dados experimentais valido para o período
de velocidade constante, através da relação (onde kG em kgmol/hm2mmHg): kG=mS(dXdθ )( 1∆ P)
e. Determinar o coeficiente convectivo de TM teórico valido para o período de velocidade constante.
f. Determinar o consumo de energia (kw) por kg de água evaporada no período de velocidade constante
de secagem.
Use a seguinte correlação (válida para fluxo paralelo a superfícies planas):
JD=(kGRT /v )Sc2/3=0,664ℜL−0,5; onde R=cte dos gases, T=K; v=velocidade do ar (m/s); Sc=(/DAB);
ReL=(Lv/); L = comprimento da rodela no sentido do fluxo.
, tempo (min) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
X (kg água/ kg sólido seco) 7,1 6,0 5,0 4,1 3,3 2,6 1,9 1,6 1,2 0,7 0,3
Dados adicionais: Tamb = 30oC, TBU = 22oC. Atransversal duto secagem= 0,015 m2, DH2O-ar(m2/s) = 5,28.10-9 T1,5
(T em K).
Respostas: (c) Xcritico= 5 kg água/kg sólido seco; (d) kG exp= 5,9.10-3 kgmol/hm2mmHg; (e) kG teorico= 4,5.10-3
kgmol/hm2mmHg; (f) Q = 1.192,7 kw/kg água evaporada.
4. Um material granular contendo 40% de umidade (base úmida) é alimentado em um secador rotativo
contra-corrente, a uma temperatura de 22oC e é retirado a 32oC contendo 5% umidade (base úmida). O ar
de secagem entra a 112oC, contendo 0,006 kg vapor d’água/kg ar seco, e sai a 37oC. O secador opera a
uma taxa de 0,125 kg/s de material úmido. Assumindo perda para ambiente de 4,8 kcal/kg ar seco
utilizado, determine a vazão de ar seco (kg/s) necessária e a umidade do ar de saída. Dado: Cp (material seco) =
0,21 kcal/kgoC.
Resposta: G = 2,08 kg ar seco/s; Ysaida=0,0283 kg água /kg ar seco.
5. 100 kg de um sólido granulado (tipo proteína de soja texturizada) contendo 30% de umidade (base
úmida), é seco em um secador de bandejas até 15,5% de umidade, pela passagem de uma corrente de ar
a 77oC tangencialmente a superfície dos sólidos, a uma velocidade de 1,8 m/s. Se a taxa de secagem
constante sob estas condições é de 0,7 g/(m2s) e a umidade critica é de 15%, calcule aproximadamente o
tempo de secagem. Assuma superfície de secagem de 0,03 m2/kg sólido seco.
Resposta: Tempo = 3,25 horas.
6. Um secador spray seca 10.000 kg/h de leite concentrado (40% de água, base úmida), obtendo-se um
produto final contendo 6% de umidade (base úmida). Para tanto é usado 110.000 kg/h de ar seco
ambiente (20oC e 50% UR) que é aquecido até 120oC. Assuma secagem adiabática e um secador
perfeitamente paralelo. Pergunta-se:
a. Qual a eficiência de secagem. Qual a eficiência de evaporação.
b. Qual é aproximadamente a temperatura do leite no inicio da secagem.
c. Qual é aproximadamente a temperatura do leite no final da secagem.
Resposta: (a) secagem= 25%; evaporação= 28%; (b) Tleite-inicio  TBU= 39,3oC; (c) Tleite-final  Tar-saida= 42oC.
7. Um secador tipo túnel deve secar frutas, desde X=4,0 kg água/kg sólido seco até X=0,20 kg água/sólido 
seco. Para tanto usa-se 10.000 kg/h de ar ambiente (30oC e 50% UR), que é aquecido até 100oC. A 
eficiência de evaporação é de 50%. Não há recirculação. 
a. Quantos kg de matéria-prima (frutas) podem ser secos por hora.
b. Qual a energia consumida por kg de água evaporada.
c. Se houvesse recirculação (com relação ao ar que entra no secador) de 60%, mantendo-se as demais 
condições de operação, o seja, usa-se os mesmos limites de umidade, e o ar que entra mais a 
recirculação são aquecidos a 100oC. Neste caso, quais seriam as condições do ar de saída, e qual o 
consumo de energia por kg de água evaporada.
Resposta: (a) L = 168,5 kg frutas/h; (b) Q = 1.383 kcal/kg água evaporada; (c) ar saída: T = 70oC; UR = 
23%; Y=0,045 kg/kg; Q = 1.461 kcal/kg água evaporada.
8. Um secador de bandejas contém 10 bandejas dispostas em coluna, afastadas 10 cm uma a outra. As
bandejas tem 0,6 m de largura e 1,2 m de comprimento, e o sólido úmido, colocado sobre a bandeja,
forma um leito de 4 cm de profundidade. Quer-se que o ar circula entre as bandejas tenha uma
temperatura de 100oC com bulbo úmido de 45oC. O ar ambiente está a 22oC e 50% de UR. A velocidade
do ar entre as bandejas deve ser maior do que 3m/s. Sabe-se que no período de secagem constante, a
taxa de secagem é de 30 kg água evaporada/h. Determine a % Recirculação necessária, as condições do
ar nas diversas partes do secador e as eficiências.
Resposta: % Recirculação = 75,5%; secagem= 59,3%; evaporação= 38%; Condições no secador:
3
2
1
A O O O
O O O