UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINACENTRO TECNOLÓGICO

Departamento de Engenharia Química e Engenharia de AlimentosCampus Universitário - Trindade

Professora: Alcilene R Monteiro Fritz – 10/12/2013

Avaliação 3: Introdução aos Processos Químicos - 2o semestre de 2013

1ª) Um óleo combustível é queimado com ar em uma caldeira. A combustão produz 813 KW de energia térmica, 65% da qual é transferida como calor aos tubos da caldeira que passam através da fornalha. Os produtos de combustão passam da fornalha para uma chaminé a 650 ºC. A água entra na caldeira como líquido a 20 ºC e sai como vapor saturado a 20 bar.

a) Calcule a taxa (kg/h) de produção de vapor.b) Use as tabelas de vapor para estimar a vazão volumétrica do vapor produzido.

2ª) Uma resistência elétrica é usada para aquecer 20 kg de água em um recipiente de cobre de parede muito fina e isolada termicamente. A água esta inicialmente a 20ºC e o recipiente é mantido a pressão atmosférica durante a operação. A resistência libera 1,94 kW de potencia ao sistema até a ebulição da água. Cp da água 4,18 kJ/kg.K

a) Mostre o balanço de energiab) Mostre a expressão da variação da temperatura com o tempoc) Determine o tempo (h) necessário para que a água atinja a temperatura de

ebulição.3ª) Para o sistema mostrado pela Figura 1 responda as questões abaixo e identifique o comportamento da água na figura e mostre também a transição de fase no diagrama P identificando para cada estado no sistema.

a) O estado da água quando aquecida de 30ºC até 100ºC;b) O estado da água quando resfriada de 30ºC até 0ºC;c) O estado da água T > 100ºC. d) Se o mesmo sistema fosse submetido a um ambiente cuja altitude fosse de 1200

m acima do nível do mar, o que aconteceria com a temperatura de vaporação da água?

e) Se um peso exercesse uma pressão constante sobre uma massa conhecida de água qual seu comportamento se aquecesse a água de 80ºC até seu ponto de ebulição? Mostre no diagrama PxT.

4ª) Calcule a quantidade de calor em kW a ser transferido para uma corrente de etanol no seu ponto de ebulição para gerar uma vazão de 1,1023 lb/s de vapor saturado de etanol. Dado Calor latente do etanol é 837,4 kJ/kg.

Questão 3ª)

Figura 1:

Figura 2

1,013 bar