Questões de Concurso Comentadas por alunos sobre balanço de massa e energia em engenharia química e química industrial

Dois tanques cilíndricos distintos, equipados com aquecedor elétrico, operando em paralelo, aquecem separadamente um mesmo tipo de líquido com densidade ρ e calor específico C_p . Cada tanque apresenta apenas uma corrente de entrada e uma de saída, é bem agitado e não perde calor para o ambiente. As condições de operação contínua, no regime permanente, de cada tanque são apresentadas a seguir.

TANQUE 1: as vazões mássicas de entrada e de saída são iguais a W; o volume no tanque é V; e a temperatura da corrente de saída é ΔT superior à da corrente de entrada.

TANQUE 2: as vazões mássicas de entrada e de saída são iguais a W/2; o volume no tanque é 4V; e a temperatura da corrente de saída é 2ΔT superior à da corrente de entrada.

Para a manutenção dessas condições, as taxas de calor Q₁ e Q₂ cedidas pelos respectivos aquecedores elétricos dos tanques 1 e 2 são tais que

                                        

Um dos efluentes do processo de hidrotratamento de gás combustível é água contendo H₂ S e NH₃ , denominada água ácida. De forma a possibilitar a remoção de H₂ S e NH₃ , duas colunas de destilação são empregadas, conforme apresentado na Figura acima. As condições da entrada e recuperações dos compostos nas colunas estão apresentadas nessa Figura (as recuperações de água no topo das colunas são admitidas iguais a zero). A fração molar de H₂ S que sai junto à água na corrente 4 é, aproximadamente, igual a

Em uma refinaria, uma torre de resfriamento opera com a corrente de saída de ar a 41  °C com umidade relativa de 80%, sendo a vazão total da corrente igual a 2.000 kmol . h^-1 .

Se a vazão de vapor de água que entra com a corrente de ar na torre é 58 kmol . h^-1 , a taxa de água evaporada na torre, em kmol .h^-1 , é, aproximadamente, de

Dado Pressão de vapor de água a 41°C ≈ 0,08 atm

Uma solução líquida de n-butano e n-pentano é adicionada a ácido acético, resultando em uma mistura líquida com massa específica igual a 800 kg . m^-3 .

Admitindo comportamento ideal do sistema, a fração mássica de ácido acético na mistura é, aproximadamente, de

Dados
massa específica do ácido acético ≈ 1000 kg . m^-3
massa específica da mistura n-butano + n-pentano ≈ 600 kg . m^-3

Para efetuar a concentração de melaço de cana, para fins de fermentação alcoólica, efetua-se um processo de eliminação de água por evaporação, como ilustrado na figura. O processo é alimentado com 20.000 kg/h de uma solução com 15% de açúcares e, no primeiro estágio, utilizam-se 2.000 kg/h de vapor, sendo a razão entre os vapores recuperados de 2:2:1.

Se a solução na saída contém 40% de açúcares, então o total de vapor recuperado e o volume de solução final, ambos em kg/h, são, respectivamente,