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:
á

Passo 3

Agora, durante o resfriamento, 10% da água é evaporada. Vamos calcular quanto de água evapora:
Á
Á

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*.
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 .
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 .