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Q1773181
Engenharia Química e Química Industrial
1000 kg/h de uma mistura de benzeno (C6H6) e tolueno (C7H8) que contém 50% em massa são separados em uma coluna de destilação em duas
frações. A vazão mássica de benzeno na corrente de
saída do topo é 450 kg B / h e para o tolueno, na
corrente de saída do fundo, é 475 kg T / h. A operação
se desenvolve em regime permanente. As vazões de
benzeno e tolueno nas correntes de saída são,
respectivamente:
Q1773180
Engenharia Química e Química Industrial
Operações Unitárias são sequências de
operações necessárias à viabilização econômica de
um processo em uma linha de produção industrial.
Uma operação unitária de transferência de massa
denomina-se:
Q1773178
Engenharia Química e Química Industrial
Pode-se utilizar de vapor como principal fonte
de aquecimentos para diversos processos
industriais: reatores químicos, trocadores de calor,
evaporadores, secadores e inúmeros equipamentos
térmicos. Quando uma substância pura está na fase
vapor e o vapor na pressão de saturação está a uma
temperatura maior do que a correspondente
temperatura de saturação, dá-se o nome de vapor:
Q1773177
Engenharia Química e Química Industrial
Caldeiras de vapor são essencialmente
recipientes pressurizados nos quais a água é
introduzida e pela aplicação contínua de energia é
evaporada. A água evaporada é chamada de vapor,
consistindo um dos fluidos de trabalho mais
empregados na indústria. Para se individualizar o
estado termodinâmico do vapor úmido e conhecer a
relação entre a quantidade de vapor e de líquido na
mistura, define-se uma grandeza denominada:
Q1773176
Engenharia Química e Química Industrial
Cavitação é um fenômeno físico de vaporização
de um líquido, que consiste na formação de bolhas de
vapor pela redução da pressão durante seu
movimento, levando à redução do desempenho das
bombas. Visando evitar a cavitação em bombas, é
correto afirmar que o valor de NPSH:
Q1773175
Engenharia Química e Química Industrial
O reator químico, lugar onde se formam os
produtos a partir da matéria-prima, é o coração da
indústria química. A escolha apropriada do reator
pode influenciar a qualidade do produto e, portanto, a
economia de todo o processo. Sendo assim, pode-se
afirmar que os reatores:
Q1773174
Engenharia Química e Química Industrial
Fluidos não newtonianos são aqueles cuja
tensão de cisalhamento não é diretamente
proporcional à taxa de deformação. Um exemplo de
fluido não newtoniano são os fluidos de perfuração de
poços de petróleo. Esse tipo de fluido apresenta uma
relação linear entre a tensão de cisalhamento e a taxa
de deformação, a partir do momento em que se atinge
uma tensão de cisalhamento inicial. Esse
comportamento é característico dos fluidos:
Q1773172
Engenharia Química e Química Industrial
A água é largamente utilizada em vários
processos como agente de resfriamento, pois ela
apresenta um calor específico relativamente
elevado, tornando-a própria para as operações de
resfriamento. Com relação aos processos de
resfriamento da água em uma torre ou equipamento
similar, pode-se afirmar que ocorre transferência de
calor:
Q1773171
Engenharia Química e Química Industrial
Em uma indústria, se faz necessário o transporte
de um fluido entre dois tanques, que estão separados
por uma altura de 10 m. Para que essa operação seja
realizada, é necessária uma bomba, cuja curva característica é H = H0 – aQ2 , em que Q é vazão volumétrica de líquido em metros cúbicos por
segundo; H é a carga correspondente em metros de coluna de líquido; H0 =100m e a = 105s2/m5. Desconsiderando os efeitos de perdas de carga na
tubulação que conecta os tanques e tendo em vista
que a tubulação tem diâmetro constante, a vazão
volumétrica é de :
Q1773170
Engenharia Química e Química Industrial
O fluxo de calor que atravessa uma parede de
concreto, com dimensões de 2,0 m de altura por 2,0 m
de largura, 5,0 cm de espessura, condutividade
térmica 0,8 w/ m.K, com temperatura interna de 150
ºC e externa de 30 ºC, é de
Q1773169
Engenharia Química e Química Industrial
A figura abaixo apresenta um processo contínuo
em estado estacionário com duas unidades de
processamento, no qual existem três correntes
(a, b e c) cujas vazões são: ṁa, ṁb e ṁc. Porém, a
composição de cada uma das correntes é
desconhecida.
A vazão mássica da corrente b e a quantidade de A nessa corrente são, respectivamente:
A vazão mássica da corrente b e a quantidade de A nessa corrente são, respectivamente:
Q1773168
Engenharia Química e Química Industrial
Um fluxo de ar na condição padrão (P = 101 kPa,
T = 15°C) entra em um compressor a 75 m/s,
conforme apresentado na figura abaixo. O ar sai do
compressor com uma velocidade de 125 m/s, à
pressão e temperatura absolutas de 200 kPa e
345 ºK, respectivamente. A vazão em massa é de 1
kg/s. A água de refrigeração que circula em volta da
carcaça do compressor remove 18 kJ/kg de ar.
Sendo que: o regime é permanente; somente o trabalho do eixo está presente; o ar se comporta como gás ideal
e
as variações no parâmetro z são desprezíveis.
conservação de energia:
Sendo que: o regime é permanente; somente o trabalho do eixo está presente; o ar se comporta como gás ideal
e
as variações no parâmetro z são desprezíveis.
Dados:
cp = 1 KJ/Kg.K; entalpia: h = u + pv conservação da massa:
conservação de energia:
Onde 
é o calor do sistema, Ẇeixo o trabalho realizado pelo eixo, Ẇcisalhamento o trabalho realizado por tensões cisalhantes, Ẇoutros o trabalho realizado por outros meios, u a energia interna, p a pressão no
fluido, 
o volume do fluido, g a gravidade, z a altura do
fluido, v a velocidade do fluido h a entalpia do fluido,T
temperatura do fluido, cp a capacidade térmica. A potência requerida pelo compressor é de:
Q1773167
Engenharia Química e Química Industrial
A figura abaixo representa uma caixa aberta e
com um orifício em sua base. Essa caixa contém
água até a altura h no seu interior. O regime é
permanente, o escoamento incompressível, a fricção
ao longo das seções retas da caixa é desprezível e
não há equipamentos para bombeamento do fluido.
Considerando que:
Equação de Bernoulli:
Equação de Bernoulli:
Onde P é a pressão nos pontos 1 e 2, g a gravidade, z
a altura nos pontos 1 e 2, V a velocidade do fluido nos
pontos 1 e 2, Ẇ o trabalho realizado no fluido, ṁ a
vazão em massa do fluido, ρ a densidade, uma
expressão que relaciona a velocidade e de vazamento
de uma caixa com a altura de água é:
Q1773166
Engenharia Química e Química Industrial
É necessário transportar água, com uma vazão
de 0,25 L/s, em um tubo cilíndrico de ferro
galvanizado com 1,27 cm de diâmetro e 6 m de
comprimento disposto horizontalmente, em regime
permanente. Considerando que:
ρ = 1000 kg/m³; μ = 1 kg/m.s; ε = 0,15 mm; equação de Bernoulli simplificada:
ρ = 1000 kg/m³; μ = 1 kg/m.s; ε = 0,15 mm; equação de Bernoulli simplificada:
Onde Pé a pressão nos pontos 1 e 2, D o diâmetro do
tubo, L o comprimento do tubo, ρ a densidade, μ a
viscosidade do fluido, ε a rugosidade do tubo, f o
fator de fricção e 
a velocidade média do fluido no
interior do tubo, a queda de pressão ao longo do tubo
pode ser estimada em:
Q1773165
Engenharia Química e Química Industrial
A água (ρ = 1000 kg/m3) escoa de modo
permanente através do dispositivo abaixo. As áreas
são: A1 = 0,2 m², A2 = 0,5 m² e A3 = A4 = 0,4 m². A vazão em massa através da área 3 é dada como 0,4 kg/s. A vazão em volume entrando pela área 4 é de 0,1 m³/s,
e a velocidade da água na área 1 é de 
. O escoamento é permanente e incompressível e as
propriedades do fluido são uniformes em cada seção
em que este cruza as fronteiras do Volume de
Controle. Sabe-se que o princípio de conservação de
massa para um dado Volume de Controle é
representado por:
Sabendo que Ɐ é o volume do fluido no Volume de Controle e t é tempo, a vazão mássica que passa pela área 2 é de:
. O escoamento é permanente e incompressível e as
propriedades do fluido são uniformes em cada seção
em que este cruza as fronteiras do Volume de
Controle. Sabe-se que o princípio de conservação de
massa para um dado Volume de Controle é
representado por: Sabendo que Ɐ é o volume do fluido no Volume de Controle e t é tempo, a vazão mássica que passa pela área 2 é de:
Q1773164
Engenharia Química e Química Industrial
O princípio físico em que está baseado o
funcionamento do medidor de temperatura
denominado de termopar é o:
Q1773161
Engenharia Química e Química Industrial
Um tanque, operando em estado estacionário, é
alimentado com uma mistura de benzeno (B) e
tolueno (T) numa vazão de 500 kg/h, sendo 50% de
benzeno em massa. Essa mistura é separada em
duas frações por destilação, conforme apresentado
na figura a seguir, de modo que a vazão de benzeno
na saída superior do tanque seja 200 kg/h, enquanto
a saída de tolueno na parte inferior seja de 225 kg/h.
A vazão desconhecida (m1 e m2) dos componentes nas saídas do tanque, que pode ser calculada utilizando o balanço de massa sobre as espécies, é:
A vazão desconhecida (m1 e m2) dos componentes nas saídas do tanque, que pode ser calculada utilizando o balanço de massa sobre as espécies, é:
Q1773159
Engenharia Química e Química Industrial
Uma seção de cano de água redutora tem um
diâmetro de entrada de 50 mm e um diâmetro de
saída de 30 mm. Se a velocidade de entrada
constante (em média na área de entrada) é 2,7 m / s, a
velocidade de saída é:
Q1773158
Engenharia Química e Química Industrial
Na estrada, um caminhão carregando ácido
sulfúrico bate com outro caminhão e, no acidente, derramam-se 10 m3 de ácido concentrado (pureza de 97% em massa de H2SO4 e densidade de 1,83 g/cm3 ). Para neutralizar o ácido que foi derramado, pode-se,
por exemplo, lançar na área atingida um minério rico
em carbonato de cálcio (CaCO3), como o calcário. A
equação química que representa a neutralização do H2SO4 por CaCO3, é:
H2SO4+ CaCO3 → CaSO4 + H2O + CO2
Sabendo que cada caminhão é capaz de transportar até 7,1 toneladas de calcário e que o calcário tem 85% de CaCO3 , a quantidade aproximada de caminhões necessária para carregar o material neutralizante é: (Dados de P.M de S:32; Ca:40; C:12; O:16, H:1)
H2SO4+ CaCO3 → CaSO4 + H2O + CO2
Sabendo que cada caminhão é capaz de transportar até 7,1 toneladas de calcário e que o calcário tem 85% de CaCO3 , a quantidade aproximada de caminhões necessária para carregar o material neutralizante é: (Dados de P.M de S:32; Ca:40; C:12; O:16, H:1)
Q1773157
Engenharia Química e Química Industrial
Considerar o seguinte problema para resolução da questão.
Em uma indústria de processamento de alimentos, o vinagre (a densidade do vinagre é 1080 kg / m3) é bombeado do porão para um tanque superior a uma altura de 7 m, com uma vazão de 700 L / min. Desconsiderando o atrito e outras perdas, torna-se possível determinar alguns valores.
Se durante 2 minutos de operação o trabalho
realizado é de 30 kNm, a potência necessária no
equipamento será de:
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