Operações unitárias 2

Question

Um evaporador simples com coeficiente de transmissão de calor 2,8 kW/m².K é utilizado para produzir 0,404 kg/s de uma solução de 50% em peso de NaOH a partir de uma solução de 20% em peso de NaOH a 35°C. O meio aquecedor é vapor saturado seco a 0,17 MPa, completamente condensado na câmara de distribuição, saindo como água em seu ponto de ebulição. A pressão no lado da solução é de 0,02 MPa. Calcule: a) os balanços de massa global, parcial e de energia para o evaporador; b) a elevação no ponto de ebulição e a diferença de temperatura efetiva; c) o consumo de vapor da operação; d) a área de transmissão térmica

Fernando C. · Accepted Answer

Olá Nayara!

U = 2,8 kW/m².K

M2=0,404 kg/s 50% em peso de NaOH

M1 kg/s 20% em peso de NaOH

Psol = 0,02 MPa --> Tsat a 20% = 68°C e Tsat a 50% = 108°C, de acordo com a figura em shorturl.at/djqyW

Tsol = 35°C (então tem que esquentar até 68°C primeiro) --> Cp NaOH 20% = 3,3 kJ/(kg.°C) de acordo com shorturl.at/msvNU, vou considerar esse valor constante até 50% e até 108°C pra simplificar.

Pvap=0,17 MPa --> Tab de vapor --> Tvap = 115°C --> deltaH= 2215 kJ/kg

a)BMGlobal: M1=M2+M3 --> M1=0,404 kg/s+M3

BMParcial: M1*0,2 = 0,404 * 0,5

Juntando os 2: M1 = 1,01 kg/s --> M3 = 0,606 kg/s de água

BE solução

Qa=1,01 [kg/s] * 3,3 kJ/(kg.°C) * (68-35)°C = 110 kJ/s

De acordo com shorturl.at/hvGNQ, H1 = 225 kJ/kg; H2 = 425 kJ/kg; H3 = 725 kJ/kg

Qb= 0,404 kg/s * (425-225) kJ/kg + 0,606 kg/s * (725-225) kJ/kg = 384 kJ/s

Qtotal = 494 kJ/s = Mvap * 22515 kJ/kg --> Mvap = 0,022 kg/s

b)Tsat a 20% = 68°C e Tsat a 50% = 108°C

deltaTln = [(115-108)-(115-68)]/ln[(115-108)/(115-68)] = 21°C

c)Mvap = 0,022 kg/s

d) Q = 494 kJ/s = A * 2,8 kW/m².K * 21 °C --> A = 8,4 m²

Operações unitárias 2

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