1 - Uma unidade industrial deverá empregar etileno como refrigerante. O trocador de calor de refrigeração receberá 100 kg/h de etileno líquido a uma pressão de 30 bar. Na entrada do trocador a pressão é reduzida para 5 bar. Calcular a carga térmica do trocador, de forma que 80% do etileno alimentado passe para o estado de vapor. ∆ + ∆ + ∆ = + = ∆ = ∙ ℎ + í ∙ ℎí − ∙ ℎ 80 894,1! 20 467,8! 100 633,0! = ∆ = ∙ + ∙ %− ∙ = 17584!/ℎ ℎ ℎ ℎ 2 – Uma vazão de 4500 kg/h de leite é aquecido de 5°C até 60°C em um trocador de calor. Qual a quantidade de calor deve ser transmitida ao leite? Cp = 0,916 kcal/kg.K? = ) ∆* =
4500 0,916+,226710+,% ∙ .% /55.0 = , ℎ ℎ +2345675382 9,6, !2:-5;:
226710+,- 1000+,- 4.184> 948554640> % %= , 948554,64 >/ℎ ℎ +,+,ℎ
3 – Uma chaleira elétrica com um litro de água a 20°C foi conectada a eletricidade. Calcule o tempo que a água começará a ferver? Qual o tempo que o apito a chaleira permacerá apitando? Sabendo-se que o metal da chaleira equivale a 200 + ? de água, e que a potência da resitência de aquecimento é de 1250 W. 200+ ? − 0,2- − 0,2 , ,;;@ , 1 + 0,2 = 1,2 ∆ + ∆ + ∆ = + = ∆ = ) ∆* = /1,2 0
1+,∙ .% /800 = 96+,
1000+,- 4,184> 96+,- % % = 401664> 1+,+,Sabendo que potência P=Q/T, temos: *=
401664> = = 321,33; A 1250>/;
Tempo para o apito: 2767,0> 419,1> = ∆ = ℎ BCC°E − ℎíBCC°E = 1 − % = 2256,9> = 2256900> *=
2256900> = = 1850,52; 1250>/; A
4 – Uma caldeira produz 1000 kg/h de vapor saturado a uma pressão de 3 kgf/+ F (294,19 kPa). A caldeira é alimentada com água a 25°C e com 800 kg/h de condensado a 120°C, que retorna ao processo. Calcular a carga térmica (calor cedido à caldeira) para a produção do vapor desejado. Massa da água: áHI = 1000 + 20 − 800 = 220 ⁄ℎ ∆ + ∆ + ∆ = + = ∆ = ∙ ℎ + ∙ ℎ − / ∙ ℎ + ∙ ℎ 0 1000 2722,6> 20 563,4> 220 104,8> 800 503,7> = ∙ + ∙ %− ∙ + ∙ % ℎ ℎ ℎ ℎ = 2307852>/ℎ 5 – Um evaporador é alimentado com 5000 kg/h de uma solução de açúcar em água a 15°C em massa de açúcar a 90°C. A solução é concentrada até 60% em massa de açúcar, com o sistema operando a 59,7°C. Supondo que o vapor deixa o evaporador na forma de vapor saturado, determine a carga térmica de aquecimento da unidade. A – Tabela de vapor saturado em anexo; B – Calor especifico das soluções de açúcar a 15% - 0,8 kcal/kg.°C ; a 60% - 0,6 kcal/kg.°C Supor entalpia de dissolução do açúcar igual a zero. KL = KM N → P = Q + ) → P ∙ RS = QRT + )RE ; QRT = 0 5000 750 ∙ 0,15 = ) ∙ 0,60 → = 0,60) → ) = 1250 /ℎ ℎ ℎ P = Q + ) → P − ) = Q → 5000 − 1250 = Q → Q = 3750 /ℎ ∆ + ∆ + ∆ = + → = ∆ 15% → ℎ = ) *W − *N = 60% → ℎ = ) *W − *N =
0,8+,°) ∙ 90°) = 72+,-/
0,6+,°) ∙ 59,7°) = 35,82+,-/
= /) + Q0 − P = / ∙ ℎ + ∙ ℎ 0 − / W ∙ ℎW 0 = /1250 ⁄ℎ ∙ 35,82 +,- ⁄ + 3750 ⁄ℎ ∙ [2608,0 ∙ 10? >⁄ ∙ /1 +,- ⁄4,184>0] − 5000 ⁄ℎ ∙ 72 +,- ⁄ = 2,02 ∙ 10Z +,- ⁄
6 – Em um processo semi-contínuo, batatas são descascadas através da aplicação de vapor d’água. O vapor é alimentado a razão de 4 kg por 100 kg de batatas com cascas. Elas entram no sistema a 17°C e as batatas descascadas saem a 35°C; além das batatas descascadas, sai uma correente resídual a 60°C. Os calores específicos das batatas com casca, da corrente e das
batatas sem casca são respectivamente (3,7; 4,2; 3,5)kj/kg.K. Se o calor específico do vapor (considerando 0°C como temperatura de referência) é 2750kJ/kg, calcule as correntes residual e das batatas descascadas que saem do processo. ∆ + ∆ + ∆ = + → = ∆ [5382 ℎ = ) *W − *N , 75 2;: ℎ = 3,7 >⁄ . /290.0 = 1073 >⁄ . ℎM = 3,5 >⁄ . /308.0 = 1078 >⁄ . ℎL = 4,2 >⁄ . /333.0 = 1398,6 >⁄ . ℎ = 2750 >⁄ . Fazendo = ℎ\ + → = 100 ∙ 1073 + 4 ∙ 2750 → = 118300 Substituindo em = /]M + ]M − ] − Q0 − /] + Q0 118300 = ]M ∙ 1078 + ]M ∙ 1078 − 100 ∙ 1073 − 4 ∙ 2750 − /100 ∙ 1073 + 4 ∙ 27500 118300 = ]M 4312 − 107300 − 11000 − 107300 + 11000 ]M = 27,43 ⁄ℎ Para o residuo: ] + Q = ]M + ^ → 100 + 4 = 27,43 + ^ → ^ = 76,57 ⁄ℎ 7 – Um líquido é bombeado a uma vazão de 2000 kg/h a 30°C, onde é aquecido até 70°C. A água do processo entra a 95°C. O calor específico do líquido fermentado é igual a Com=0,966kcal/kg.K. Calcule a quantidade de água necessária para o processo de resfriamento. = ) ∆* → = /200 ⁄ℎ0/0,966 +,- ⁄ °) 0/40.0 → = 77280 +,- ⁄ℎ Calculando a massa de água: = ) ∆* → 77280 +,- ⁄ℎ = /1 +,- ⁄ .0/15.0 → áHI = 5152 ⁄ℎ 8 – Calcule a quantidade de calor para produzir 1500 kg/h de vapor saturado a 10 atm a partir de água a 15°C. Supondo que a caldeira tenha uma eficiência de 90%. Calcule quantos kg de carvão mineral são necessários para a produção de vapor, sabendo que o poder calorífico do carvão é de 8100 kcal/kg. 5_@+@ê3+@, = ,;;, 82 ;2-45375⁄ ,;;, 82 54,926,82 → 0,9 = . ;2- ⁄1500 /ℎ → . ;2- = 1350 ⁄ℎ = ℎ − ℎ → 1500 ∙ 2776,3 − 1350 ∙ 62,94 → = 4079841 >⁄ℎ Massa de carvão: 8100
d,Bedf a BCCC b a c b c aH
= 33890,4 >⁄
= ) → 4079481 = ∙ 33890,4 → = 120,37
9 – Deseja-se resfriar um puré de 80°C até 25°C. Para isso, usa-se água a 8°C a qual se aquece a 20°C. Se a quantidade de puré a ser resfriada for de 500l/h. Qual a quantidade de água? O calor específico do puré de ervilha Cp=0,91kcal/kg°C. = ) ∆* → 500 - ⁄ℎ /0,91 +,- ⁄ º)055°) = 25025 +,-⁄ℎ Para massa de água: = ) ∆* → 25025 = ∙ 1 +,- ⁄ °) ∙ 12°) → = 2085,41 ⁄ℎ
