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.

Passo 1

Então, a gente tem um exercício que fala sobre separar uma mistura de acetona e água. A mistura inicial tem 35% de acetona em termos molares e a gente quer evaporar parte dela para conseguir dois produtos: um vapor com 75% de acetona e um líquido residual com 18,7% de acetona. A vazão de alimentação é de . Para resolver isso, vamos precisar usar balanços de massa, tanto total quanto de acetona, e entender um pouco sobre processos contínuos em estado estacionário.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é um balanço de massa. Em um processo contínuo e em estado estacionário, a quantidade de material entrando no sistema é igual à quantidade saindo. Não tem acúmulo, geração ou consumo de matéria. Então, para cada componente (no caso, acetona e água), a entrada deve igualar a saída.

Passo 3

Vamos chamar:
  • de vazão de alimentação =
  • de vazão do vapor
  • de vazão do líquido residual
Sabemos que:
Isso é o balanço de massa total.

Passo 4

Agora, vamos fazer o balanço de acetona. A alimentação tem 35% de acetona, o vapor tem 75%, e o líquido residual tem 18,7%. Então:
Esse é o balanço de acetona.

Passo 5

Vamos resolver o sistema de equações formado pelos balanços total e de acetona. Primeiro, da massa total:
E do balanço de acetona:
Simplificando a equação (2):

Passo 6

Agora, vamos resolver o sistema de equações. Da equação (1), podemos expressar em função de :
Substituindo na equação (2):
Distribuindo:
Juntando os termos de :
Então:

Passo 7

Agora que temos , podemos encontrar usando a equação (1):

Resposta

A vazão da corrente vapor é e a vazão da corrente líquido residual é .

Exercícios relacionados

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: .
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*.
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 .
Uma mistura gasosa propano-ar contendo (em volume) de propano e vazão mássica total de s é carga de uma coluna de absorção onde entra em contato com um óleo de absorção isento de propano e massa molar de . Deseja-se que o óleo de absorção remova do propano presente na mistura gasosa. Se a fração em quantidade de matéria de propano no óleo efluente da coluna é de , calcule:
a) A vazão mássica de óleo de absorção a ser utilizada. R: 135,65kg/s.