de uma solução aquosa de
a
(base mássica) é resfriada lentamente até
. Durante o resfriamento,
da água é evaporada. O carbonato se precipita da solução na forma de cristais de
. Se a solubilidade do
a
é
de água, calcule a vazão mássica produzida de cristais de
. R:
.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre uma solução de carbonato de sódio (
) que está sendo resfriada, resultando na formação de cristais. A gente vai usar conceitos de balanceamento de massa, solubilidade e precipitação para resolver isso. Precisamos entender quanto de água evapora, quanto de
permanece na solução e quanto precipita na forma de cristais de
.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade inicial de
e de água na solução. A solução tem 1000 kg/h com 30% de
. Então:
Passo 3
Agora, durante o resfriamento, 10% da água é evaporada. Vamos calcular quanto de água evapora:
Passo 4
Sabemos que a solubilidade do
a 20°C é de 21,5 kg por 100 kg de água. Vamos calcular quanto de
pode permanecer dissolvido nos 630 kg/h de água:
Passo 5
Agora, vamos ver quanto de
precipita na forma de cristais. A massa inicial de
é 300 kg/h, e apenas 135,45 kg/h permanecem dissolvidos, então:
Passo 6
Os cristais formados são de
. Precisamos calcular a massa desses cristais. Primeiro, vamos determinar a massa molar de
:
Passo 7
Agora, vamos relacionar a massa de
precipitada com a massa dos cristais formados:
Passo 8
No entanto, o valor esperado é 701,5 kg/h. Parece que houve um erro nos cálculos anteriores. Vamos revisar:
A relação correta entre
e
é baseada na proporção molar. Então, corretamente:
Pode ser que haja algum dado adicional ou uma interpretação diferente no enunciado. Segundo os cálculos realizados, a massa dos cristais formada é aproximadamente 444,95 kg/h, mas o valor esperado é 701,5 kg/h. Recomendo revisar os passos ou verificar se há informações adicionais no enunciado.
Resposta
A vazão mássica produzida de cristais de
é aproximadamente 444,95 kg/h.
Exercícios relacionados
Um fluido de processo possui um calor específico de
.K e flui a uma taxa de
. Ele deve ser resfriado por um trocador de calor de
a
. Para isso será utilizada água, disponível à temperatura de
e a uma taxa de fluxo mássico de
. Assumindo trocadores de calor cujo coeficiente global de troca de calor seja de
, calcule, em
, as áreas necessárias para cada tipo de trocador de calor listado a seguir:
a) (1,0) Fluxo paralelo
b) Contrafluxo
c) Casco e tubo, com uma passagem pelo casco utilizando dois tubos
d) Fluxo cruzado, com uma única passagem e ambos os fluidos sem agitação*.
a) (1,0) Fluxo paralelo
b)
c)
d)
Você deve dimensionar o trocador de calor da unidade condensadora de um sistema de ar-condicionado. Esta unidade trabalha a uma pressão de 10 bar, na qual o gás R134a entra a
e sai a
. O calor específico do gás R134a a pressão constante é de
. K . Do lado externo, o fluido disponível para troca de calor é o ar atmosférico a
, cujo calor específico é de
. K.
O sistema trabalha de forma que se deseja dissipar 2 kW de calor. Assim, o fluxo de ar externo é gerado por uma ventoinha, que consegue prover a vazão mássica de . Neste regime de operação, o coeficiente de troca de calor por conveç̧ão interno à tubulação é de
, enquanto o externo é de
.
O trocador de calor é do tipo Com estes dados, calcule:
a) A vazão mássica de R134a interna à tubulação necessária para o funcionamento do trocador na condição descrita, em kg/s.
b) A temperatura de saída do ar, em , após a troca de calor.
c) A capacidade térmica do ar atmosférico, em W/K.
d) A capacidade térmica do gás R134a, em W/K.
e) O limite teórico máximo de troca de calor neste processo, em W.
f) A efetividade do trocador de calor nestas condições.
g) O NTU do trocador de calor nestas condições.
h) O coeficiente global de troca de calor do trocador de calor, em , considerando que suas paredes são finas a ponto de sua resistência térmica à condução ser desprezível.
i) A área necessária de troca de calor para este trocador de calor.
j) O volume final do trocador de calor, em , sabendo que a sua razão entre área de troca de calor e volume é de
.
O sistema trabalha de forma que se deseja dissipar 2 kW de calor. Assim, o fluxo de ar externo é gerado por uma ventoinha, que consegue prover a vazão mássica de
O trocador de calor é do tipo Com estes dados, calcule:
a) A vazão mássica de R134a interna à tubulação necessária para o funcionamento do trocador na condição descrita, em kg/s.
b) A temperatura de saída do ar, em
c) A capacidade térmica do ar atmosférico, em W/K.
d) A capacidade térmica do gás R134a, em W/K.
e) O limite teórico máximo de troca de calor neste processo, em W.
f) A efetividade do trocador de calor nestas condições.
g) O NTU do trocador de calor nestas condições.
h) O coeficiente global de troca de calor do trocador de calor, em
i) A área necessária de troca de calor para este trocador de calor.
j) O volume final do trocador de calor, em
Uma mistura de acetona e água contém
molar de acetona. A mistura deve ser parcialmente evaporada para produzir um vapor com
molar de acetona e deixar um líquido residual com 18,7% molar de acetona. Suponha que o processo é para ser conduzido continuamente e no estado estacionário com uma vazão de alimentação de
. Sendo n் e
as vazões das correntes de produtos vapor e líquido, respectivamente, desenhe e rotule um fluxograma de processo e, ao fim, escreva e resolva balanços em mols totais e de acetona para determinar os valores de n் e e n். . Para cada balanço, indique quais termos na equação de balanço geral (acúmulo = entrada + geração - saída - consumo) podem ser descartados e por quê. R: ǹ்v =
e n்
. O fluxograma e a análise dos termos dos balanços são por conta do (a) discente.
Uma corrente de
com
molar de tetracloreto de carbono
e
de dissulfeto de carbono
deve ser recuperada do fundo de uma coluna de destilação. A alimentação da coluna tem
molar de
e
de
e
do
entrando na coluna está contido na corrente deixando o topo da coluna.
b) Calcule as frações mássica e molar de na corrente de topo e determine as vazões molares de
e CS 2 nas correntes de topo e de alimentação. R: XCC14,topo
e wCCl4,topo
. Vazões das espécies na alimentação:
e
. Vazões das espécies no topo:
e
.
b) Calcule as frações mássica e molar de