7/23/2019 Atividade de Opi
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UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANTECNOLOGIA EM PROCESSOS
QUMICOS
OPERAES UNITRIAS I
ATIVIDADE
Profa. Gracinda Marina Castelo da Silva 1
1. Considere o enunciado a seguir para responder s questes de
nmeros I e II.
Ar atmosfrico est sendo comprimido de 100 kPa e 255 K (entalpia
especfica do arnessas condies: 489 kJ/kg) a 1 000 kPa e 278 K
(entalpia especfica do ar nessascondies: 509 kJ/kg). A velocidade
de sada do ar do compressor de 60 m/s. Oprocesso pode ser
considerado adiabtico. Deseja-se comprimir 100 kg/h de ar emregime
permanente. Considere as equaes de balano de energia dadas a
seguir:
Sistema fechado: E = U + EP+ EK= Q + W
Sistema aberto:
..^^^
0
.
0
.^^^..
)()( WQEEHmEEHmt
EoKpiKp
ii
onde E indica a variao de energia total acumulada no sistema,
composta por U
(variao de energia interna do sistema); EP (variao de energia
potencial do
sistema); EK (variao de energia cintica do sistema). Q indica o
calor trocadoentre o sistema e a vizinhana e W indica a troca de
trabalho entre o sistema e a
vizinhana (trabalho mecnico) e t, variao de tempo.
O termo indica iKpi
i EEHm )(^^^
..
, a vazo de entrada no sistema ( im.
) com as
formas especficas de energia entalpia, H, potencial, EP e
cintica, EK. O termo
oKp EEHm )(^^^
0
.
0
.
representa a sada de energia com as correntes de sada.
Apresentem os clculos e justifiquem a escolha das alternativas
assinaladas:
I. Assinale a alternativa correta:
(A) O sistema ar + compressor um sistema fechado.(B) A variao de
energia cintica no possvel de ser calculada.(C) A variao de energia
potencial para esse processo no pode ser desprezada.
(D) A troca de calor entre o compressor e a vizinhana maior que
o trabalhonecessrio para acionar o compressor.(E) No h acmulo de
energia no sistema.
II. Em relao a esse enunciado, pode-se afirmar que:
(A) a variao de energia potencial do sistema igual a 1,8 kJ/kg e
igual variao de energia cintica.(B) a variao de entalpia do ar
igual a 16.807 kJ/kg.(C) o trabalho total realizado no processo
igual a aproximadamente 2.180 kJ/h.
(D) a variao de energia interna do processo igual a zero.(E) h
um acmulo de 100 kg/h de ar no compressor.
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2. a) Que formas de energia um sistema pode possuir?b) O que
significam os termos sistema fechado, sistema aberto e
processoadiabtico?c) Em que forma a energia pode ser transferida de
e para um sistema fechado?d) Por que no tem significado falar de
calor possudo por um sistema?
3. Alimentam-se um aquecedor com 120 kg/min de gua a 30C e 175
kg/min de guaa 65C. O processo ocorre em regime permanente. As duas
correntes somisturadas no aquecedor e recebem calor de uma fonte
externa. Na sada doaquecedor tem-se vapor de gua saturado a 17 bar
de presso, com entalpiaespecfica igual a 2 793 kJ/kg e volume
especfico de 0,1166 m3/kg. O dimetro datubulao de sada do aquecedor
de 6 cm.
Analisando-se a situao descrita, assinale a alternativa correta.
Demonstre osclculos.
(A) O trabalho que o sistema recebe deve ser igual ao calor
fornecido ao aquecedor,isto , 7,67 kJ/min.(B) A variao de entalpia
no processo , aproximadamente, 126 vezes superior variao de energia
cintica.(C) A vazo de vapor obtida na sada do aquecedor de 45
kg/min.(D) A variao de energia potencial para esse processo igual
variao deenergia cintica, ou seja, 6 020 kJ/min.(E) O trabalho
envolvido nesse processo igual variao de entalpia verificada,
ouseja, 7,61 x 105kJ/min.
4. Uma mistura equimolar de benzeno (B) e tolueno (T) a 10C
alimentadacontinuamente a um vaso no qual a mistura aquecida a 50 C
a uma presso de34,8 mmHg. O produto lquido contm 40% de Benzeno
molar e o produto vaporcontm 68,4% de Benzeno molar. Quanto calor
deve ser transferido a mistura por g-mol de alimentao?
Dados: Cp(g) Benzeno: 74,06.10-3 + 32,95.10-5.T - 25,20.10-8.T2
+ 77,57.10-12.T3
Cp(g) Tolueno: 94,18.10-3 + 38,00.10-5.T - 27,86.10-8.T2 +
80,33.10-12.T3
