Na alimentação de uma coluna de destilação entra uma mistura de água, etanol e resíduos orgânicos. A vazão de alimentação da coluna é de
, cuja composição é de
de álcool e
de água. No topo da coluna (destilado) § a vazão é de 10% da vazão de entrada, com composição 60% de álcool e 40% de água. Deseja-se saber a vazão de resíduos que sai pelo fundo da coluna ® e a composição desta fração. Suponha os resíduos só saiam que no fundo da coluna. Respostas: (1- água, 2- etanol, 3- resíduos) R
.
Passo 1
Beleza, vamos começar resumindo o que a questão está nos dizendo. Temos uma coluna de destilação onde entra uma mistura composta de água, etanol e resíduos orgânicos. A vazão de alimentação é de
com
de etanol e
de água. No topo da coluna, sai o destilado com
da vazão de entrada (
) e com
de etanol e
de água. Nosso objetivo é descobrir qual é a vazão dos resíduos que saem pelo fundo da coluna (
) e a composição dessa fração. Para resolver isso, vamos precisar aplicar balanços de massa para cada componente da mistura.
Passo 2
Primeiro, vamos entender que o balanço de massa total diz que a massa de entrada (
) é igual à soma das massas que saem pelo destilado (
) e pelos resíduos (
). Ou seja:
Sabemos que
e
. Vamos substituir na equação:
Passo 3
Agora que já temos a vazão dos resíduos (
), vamos calcular a composição dessa fração. Para isso, vamos fazer balanços de massa para cada componente: etanol, água e resíduos.
Passo 4
Balanço de Etanol:
A massa de etanol na entrada é
de
:
No destilado, temos
de etanol de
:
O restante vai para os resíduos:
Assim, a fração de etanol nos resíduos é:
Passo 5
Balanço de Água:
A massa de água na entrada é
de
:
No destilado, temos
de água de
:
O restante vai para os resíduos:
Assim, a fração de água nos resíduos é:
Passo 6
Balanço de Resíduos:
Sabemos que a massa total de resíduos é
da alimentação (
):
Como os resíduos só saem pelo fundo, a fração de resíduos nos resíduos é:
Resposta
A vazão de resíduos que sai pelo fundo da coluna é
. A composição dessa fração é:
- Água:
- Etanol:
- Resíduos:
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Escreva o balanço de massa para a seguinte situação: a cada ano, 50000 pessoas se mudam para uma cidade, 75000 pessoas abandonam a cidade, 22000 pessoas nascem e 19000 morrem. Escreva um balanço da população P desta cidade e informe qual é o acúmulo de pessoas nessa cidade.
Resp: -22.000
Resp: -22.000
Efetuar as seguintes transformações de unidades:
Demonstrar que o Número de Reynolds (Re), dado pela expressão abaixo é adimensional (sem unidades), onde
é a densidade do fluido, D o diâmetro do tubo, v a velocidade média do fluido e
é a viscosidade do fluido:
Uma solução aquosa de ácido acético (A) tem concentração mássica
e é colocada em um tanque de mistura onde entra uma outra corrente aquosa do mesmo ácido (B), mas com concentração em massa de
. Esta corrente B tem vazão
e a somatória das duas correntes tem vazão
. Determinar a composição da corrente de saída do tanque. Resposta:
.