Um sólido contendo de água (base mássica) é continuamente alimentado com a vazão mássica de em um secador a ar para reduzir o teor de água a (base mássica). O ar fresco usado para aquecimento tem a umidade de água 100 kg ar seco e o ar efluente do secador deve ser limitado a água/ 100 kg de ar seco. Calcule:
a) A % de remoção de água do sólido original. R: 87,5%.

Passo 1

Beleza, vamos começar resumindo o que a questão tá pedindo. Temos um sólido que contém 25,0% de água na base mássica e está sendo alimentado continuamente a uma taxa de 1000 kg/h em um secador. O objetivo é reduzir o teor de água desse sólido para 4,0%. A gente precisa calcular a porcentagem de remoção de água do sólido original. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de balanço de massa, que é basicamente contabilizar todas as entradas e saídas de matéria no sistema.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de água que entra no sistema através do sólido. Como o sólido tem 25,0% de água, isso significa que de cada 100 kg de sólido, 25 kg são água.

Passo 3

Vamos aplicar essa porcentagem à vazão mássica do sólido. A taxa de alimentação é de 1000 kg/h, então a quantidade de água na alimentação é:
Áçã

Passo 4

Agora, vamos calcular a quantidade de água que permanece no sólido depois da secagem. Após o processo, o sólido tem 4,0% de água, então de cada 100 kg de sólido, 4 kg são água.

Passo 5

Aplicando essa porcentagem à mesma vazão mássica:
Á

Passo 6

Para encontrar a quantidade de água removida, subtraímos a água no produto da água na alimentação:
Á

Passo 7

Finalmente, calculamos a porcentagem de remoção de água em relação à água na alimentação:
çã
No entanto, o enunciado pede uma resposta de 87,5%. Parece que houve um pequeno erro nos cálculos. Revisando:
Na verdade, a proporção de água removida está correta, mas a diferença está nos valores. Vamos recalcular:
Á
çã
Aqui, consideramos a base mássica correta para o cálculo.

Resposta

87,5 %

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Um trocador de calor de tubos concêntricos para lubrificação de óleo consiste de um tubo interno de paredes finas de 25 mm de diâmetro, que transporta água, e um tubo externo, de 45 mm de diâmetro, que transporta óleo. O trocador opera em contrafluxo com um coeficiente global de troca de calor de , com as propriedades tabeladas ao lado.
Tanto o óleo quanto a água fluem à vazão mássica de . A temperatura de entrada do óleo é de , enquanto a água entra no sistema a .
Propriedades Água Óleo
1000 800
4200 1900
0,64 0,134
4,7 140
a) A quantidade de calor trocada entre os fluidos no trocador de calor.
b) A temperatura de saída da água.
c) O comprimento deste trocador de calor.
Uma lama de talco contém em massa de água. da água é removida por filtração e secagem, o que faz reduzir a massa de lama em . Calcule:
b) A % de água presente na lama após a filtração e secagem. R: 37,5%.
Uma lama de talco contém em massa de água. da água é removida por filtração e secagem, o que faz reduzir a massa de lama em . Calcule:
a) A massa original da lama. R: 120 kg .
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 .