Transcript
1ª Lista de Exercícios 1) Um fluxograma simplificado para a fabricação de açúcar é apresentado na figura abaixo. A cana de açúcar (D) é espremida em um moinho. O bagaço (F) resultante contém 80% em massa de polpa, água e açúcar. O xarope (E) contendo polpa, açúcar e água, é alimentado em uma peneira que remove toda a polpa e produz xarope límpido (H), contendo 15% de açúcar e 85% de água. Da peneira, resulta uma corrente de rejeito (G), contendo 95% de polpa, água e açúcar. O evaporador prepara um xarope “pesado” (K) e o c ristalizador produz 1000 lb/h de cristais de açúcar 100% puro (M). Assuma que a evaporação se processa sem arraste de sólidos. a) Calcule a água removida no cristalizador (corrente L), em lb/hora. (1500 lb/h) b) Calcule taxa de alimentação da cana, em lb/hora; (24573,8 lb/h) c) Do açúcar contido na cana, qual a percentagem que é perdida no bagaço (isto é, a razão vazão de açúcar no bagaço/vazão de açúcar na cana)? 0,741 2) No processo de concentração de suco de laranja, o suco srcinal (corrente A) contém 12,0% de sólidos e 88,0 % de H2O, enquanto o suco concentrado produzido deverá conter 42,0% de sólidos (corrente B). Inicialmente, um processo de evaporação direta foi utilizado para a concentração, porém os constituintes voláteis do suco evaporaram junto com a água, produzindo um concentrado com gosto ruim. O presente processo contorna este problema através de uma corrente de desvio da alimentação A (by-pass), que é misturada à corrente de saída do evaporador (figura abaixo). Sabe-se que a corrente de saída do evaporador é constituída por 58,0% de sólidos em massa. Calcule, para uma alimentação de 100Kg/h de suco srcinal: a) A quantidade de suco concentrado produzido (corrente B). (28,57 kg/h) b) A vazão da alimentação que desvia do evaporador (corrente D). (9,94 kg/h) c) A vazão de entrada no evaporador (corrente C). (90,06 kg/h) Obs: Assuma que a evaporação se processa sem arraste de sólidos. 3) Morango contém cerca de 15% em massa de sólidos e 85% de água. Para fazer geleia de morango, morangos amassados e açúcar são misturados em uma proporção mássica 45:55, e a mistura é aquecida para evaporar a água, até que o resíduo contenha um terço de água em massa. a) Desenhe e rotule o fluxograma desse processo. b) Quantas libras-massa de morangos são necessárias para fazer uma libra de geleia. (0,49 lb m ) 4) Destilam-se mil quilogramas por hora de uma mistura contendo partes iguais em massa de metanol e água. As correntes de produto saem pelo topo e pelo fundo da coluna de destilação.A vazão da corrente de produto de fundo é 673 kg/h, enquanto a corrente de produto de topo contém 96,0% em massa de metanol. a) Desenhe e rotule o fluxograma do processo. b) Calcule as frações mássica e molar de metanol e as vazões molares de metanol e água na corrente de produto de fundo. (x metanol = 0,273, y metanol = 0,176, ̇ á = 2,7110 4 , ̇ = 5,810³ . 5) Uma mistura líquida contendo 30% molar de benzeno (B), 25% molar de tolueno (T) e o resto de xileno (X) alimenta uma coluna de destilação. O produto de fundo contém 98% molar de X e nenhum de B, e 96% do X na alimentação são recuperados nesta corrente. O produto de topo alimenta uma segunda coluna. O produto de topo da segunda coluna contém 97% do B contido na alimentação desta coluna. A composição desta corrente é 94% molar de B e o resto de T. Calcule: a) A percentagem do benzeno na alimentação do processo (alimentação da primeira coluna) que sai no produto de topo da segunda coluna. (97%) b) a percentagem do tolueno na alimentação do processo que sai no produto de fundo da segunda coluna. (89%) 6) Uma corrente contendo 5,15% em massa de cromo, Cr, faz parte dos dejetos de uma planta de acabamento metalúrgico. A corrente de resíduo alimenta uma unidade de tratamento que remove 95% do cromo na alimentação e o recicla de volta à planta. A corrente líquida residual que sai da unidade de tratamento é enviada a uma lagoa de resíduos. A unidade de tratamento tem uma capacidade máxima de 4500 kg de dejetos por hora. Se os dejetos saem da planta com uma vazão maior que a capacidade da unidade de tratamento, o excesso (qualquer coisa acima de 4500 kg/h) é desviado da unidade e se combina com o líquido residual que sai dela; a corrente combinada é então levada à lagoa. Se os dejetos saem da planta com uma vazão ̇ = 6000 /ℎ , calcule a vazão do líquido encaminhado à lagoa, ̇ , e a fração mássica de Cr neste líquido, x 6 . 5779,8 kg/h e 0,0154 7) Na Figura seguinte aparece um diagrama do processo de lavagem de camisas usado pelo Serviço de Lavanderia Enchente de Espuma LTDA. As camisas são mergulhadas em um tanque agitado contendo Whizzo, o Detergente Maravilhoso, e depois torcidas e enviadas à etapa de enxágue. O Whizzo sujo é enviado a um filtro, no qual a maior parte da sujeira é removida; o detergente depois de limpo é reciclado de volta e se junta com uma corrente de Whizzo puro; esta corrente combinada serve como alimentação para o tanque de lavagem. Dados: 1. Cada 100 lbm de camisas sujas contém 2 lbm de sujeira. 2. A lavagem remove 95% da sujeira. 3. Para cada 100 lbm de camisas sujas, 25 lbm de Whizzo saem junto com as camisas limpas, dos quais 22 lbm são recuperadas ao torcer as camisas e enviados de volta ao tanque. 4. O detergente que entra no tanque contém 97% de Whizzo, e o que entra no filtro contém 87%. A sujeira molhada que sai do filtro contém 8% de Whizzo. a) Quanto Whizzo puro deve ser fornecido por cada 100 lbm de camisas sujas? 3,17 lbm b) Qual é a composição da corrente de reciclo? 96% Whizzo, 4% sujeira 8) Água potável pode ser obtida por dessalinização da água do mar através do processo conhecido como Osmose Inversa. De acordo com o esquema a seguir, calcule: a) a vazão mássica da salmoura descartada. 582,5 kg/h b) a vazão mássica de água potável produzida. 417,5 kg/h c) a vazão mássica de reciclo de salmoura. 791,7 kh/h Tanque Agitado Filtro Camisas sujas Whizzo puro Whizzo 97% Camisas limpas Whizzo Whizzo 87% Whizzo reciclado Whizzo 8%
