Faça o balanço de massa e energia para um reator agitado alimentado com uma solução a uma taxa de 180 kg/h e temperatura de 20 °C. O tanque contém ...

Para realizar o balanço de massa e energia para o reator agitado, é necessário considerar as seguintes equações: Balanço de massa: Entrada - Saída + Geração = Acumulação Balanço de energia: Entrada - Saída + Geração = Acumulação + Perda Onde: - Entrada: vazão mássica e temperatura da solução que entra no reator - Saída: vazão mássica e temperatura da solução que sai do reator - Geração: não há geração de massa ou energia no reator - Acumulação: variação da massa ou energia dentro do reator - Perda: perda de energia para o ambiente através da serpentina de aquecimento Assim, temos: Balanço de massa: 180 - 120 = 0 + dM/dt dM/dt = 60 kg/h Balanço de energia: 180*cpH20*(20-150) - 120*cpH20*(20-120) + 0 = (Mf-Mi)*cpH20*(Tf-Ti) + U*A*(Ti-Tamb) Onde: - cpH20: capacidade calorífica da água - Mi: massa inicial de solução no tanque - Mf: massa final de solução no tanque - Ti: temperatura inicial da solução no tanque - Tf: temperatura final da solução no tanque - Tamb: temperatura ambiente Resolvendo para Mf e Tf, temos: Mf = Mi + dM/dt*t Mf = 500 + 60*t Tf = (180*cpH20*20 - 120*cpH20*120 + (Mi-Mf)*cpH20*Ti + U*A*Ti - U*A*Tamb) / (dM/dt*cpH20 + (Mi-Mf)*cpH20) Tf = (180*1*20 - 120*1*120 + (500-(500+60*t))*1*40 + 342*0,9*150 - 342*0,9*Tamb) / (60*1 + (500-(500+60*t))*1) Tf = (-21600 - 2400*t + 20000 - 5130 + 342*0,9*150 - 342*0,9*Tamb) / 60 Tf = (-240*t + 21477 - 308.34*Tamb) / 60 Portanto, o balanço de massa e energia para o reator agitado alimentado com uma solução a uma taxa de 180 kg/h e temperatura de 20 °C, com uma serpentina de aquecimento com área de 0,9 m² na qual vapor saturado a 150 °C circula, sabendo que o líquido aquecido sai do tanque a 120 kg/h e que inicialmente haviam 500 kg de solução no tanque a 40 °C, com U= 342 kcal/h.m².°C e cpH20= 1 kcal/kg°C, é dado por: Mf = 500 + 60*t Tf = (-240*t + 21477 - 308.34*Tamb) / 60