Lista 4- Balanço de Energia-

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Lista 4: Balanço de Energia
1. Uma solução de sacarose é aquecida num tacho encamisado mediante fornecimento de calor por vapor, dado por Q = 200(T - 25); [Q] = kJ·s-1; [T] = °C. Se a massa desta solução é de 500 kg, determine o tempo necessário para aquecê-la de 30°C a 60°C, sabendo que Cp = 4,0 kJ·kg-1·°C-1.
2. Uma tonelada de molho de tomate a 25 °C será levado a 121 °C em um tacho pressurizado a 3 atm de modo que não ocorra troca de calor com o ambiente. Calcule o tempo t, dado que U = 1,5 kW · m−2 · °C−1 e A = 5 m2. e Cp = 4,0 kJ·kg-1·°C-1.
3. Um túnel de resfriamento, cuja temperatura do ar é de 2 ºC, é utilizado para resfriar uvas de 25 °C a 5 °C. Sabendo que o coeficiente global de transferência de calor U é de 1000 W·m-2·ºC-1 dentro do equipamento e que a uva tem, em média, diâmetro de 20 mm, capacidade calorífica de 3,7 kJ·kg-1·ºC-1 e densidade de 0,8 g·cm-3. Considerando que a uva apresenta temperatura uniforme ao longo do processo, responda: 
a) O tempo para a uva atingir a temperatura desejada 
b) Qual a temperatura da uva após 10 minutos de processo
4. Numa indústria de embutidos, fatias de salame (1 mm de altura por 8 cm de diâmetro) devem ser resfriadas até 4 °C, antes de serem embaladas a vácuo. Sabendo que a temperatura do produto após maturação é de 25 °C, determine o tempo de residência de cada fatia numa câmara de refrigeração, cuja temperatura do ar é de 2 °C e o coeficiente global de transferência de calor vale 1500W · m−2 · °C−1. Considere que ambas as faces do salame fiquem expostas ao ar dentro da câmara, a capacidade calorífica a pressão constante igual a 3,4 kJ · kg−1 · °C−1 e ρ = 1300 kg · m−3 . 
5. Um resfriador é mantido a 3 °C para resfriar fatias de batata de 25 °C a 5 °C como uma etapa anterior ao congelamento. Sabendo que o coeficiente global de transferência de calor U é de 1000W · m−2 · °C−1 dentro do equipamento e que as fatias têm, em média, área total de transferência de 4 cm2 , Cp = 3,7 kJ · kg−1 · °C−1, densidade de 0,8 g · cm−3 e h = 2 mm 
responda: 
a) O tempo para as fatias atingirem a temperatura desejada. 
b) Qual a temperatura das fatias após 9 minutos de processo
6. Um evaporador concentra 10 ton · h −1 de suco de laranja de 1% até 2% de sólidos. O equipamento opera a 1,1 atm e utiliza-se vapor saturado a 115 °C para fornecer o calor necessário do processo. Se o suco entra a 25 °C e a área útil do evaporador é de 150 m2 , determine o coeficiente global de transferência de calor deste equipamento, dado que Cp = 4,18 kJ · kg−1 · °C.
7. Durante um tratamento térmico, é fornecida uma taxa líquida de energia G˙ a um alimento líquido sob agitação, que, por sua vez, perde uma quantidade líquida de energia para o ambiente a uma taxa g˙. Sabendo que G˙ = a · e −bt e g˙ = c · T , onde a, b e c são constantes e que t é o tempo de duração do tratamento térmico em questão e T refere-se a temperatura no alimento, que vale Ti no início do processamento. Obtenha a equação que expressa o valor da temperatura deste alimento ao longo do processo.
8. Leite (4 °C) é recebido a uma taxa de 1 kg · s −1 e acondicionado num tanque de retenção com capacidade máxima de 5 toneladas. No início do processo, há no tanque 500 kg de leite a 6 °C. Sabe-se que há absorção de calor pelo leite no tanque, dada pela seguinte expressão: Q= 4·[35 - T]; [Q] = kW; [T] = °C. Sabendo que Cp = 4 kJ · kg−1 · °C−1, determine:
a) O tempo necessário para encher este tanque;
b) Qual a temperatura do leite no instante que o tanque atingir sua capacidade máxima.
9. Pizzas são pré-assadas em fornos contínuos (tipo túnel de esteira). Sabe-se que a massa de pizza oriunda da câmara refrigerada entra no forno a 4 °C e deve atingir 140 °C dentro do equipamento para ser em seguida ultracongelada antes de ser embalada. São admitidas 3 pizzas por segundo no equipamento (m = 200 g e Cp = 2700 J · kg−1 · °C−1), que opera em regime permanente. O forno perde cerca de 20% de sua potência para o ambiente externo em forma de calor. Determine a potência deste forno:
10. Um evaporador concentra 10 ton · h −1 de suco de laranja de 10% até 15% de sólidos a uma pressão de 0,5 atm. Utiliza-se vapor água saturado até condensação total à 0,84 atm para fornecer o calor necessário ao processo. Se o suco entra a 25 °C e são perdidos 50 kW neste processo, determine a temperatura de saída do suco, a quantidade de vapor e produto formados no processo e a quantidade de condensado saturado que sai do trocador de calor. O Cp = 4,18 kJ · kg−1 · °C e o suco entra a 25 °C.
11. Vapor é usado para descascar batatas em uma operação semi-contínua. O vapor é fornecido a uma razão de 4 kg por 100 kg de batatas não-descascadas. As batatas não-descascadas entram no sistema com uma temperatura de 17 °C, e as batatas descascadas saem a 35 °C. A corrente de resíduos deixa o sistema a 60 °C. As capacidades caloríficas das batatas não-descascadas, resíduos e descascadas são 3,7, 4,2 e 3,5 kJ · kg−1 · °C−1, respectivamente. Se o conteúdo de calor (tomando 0 °C como temperatura de referência) do vapor é 2750 kJ · kg−1, determine as quantidades da corrente de resíduos e batatas descascadas do processo.
sprezada, determine