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Exercicios de Modelação, Exercícios de Modelação Matemática e Simulação

Exercícios. Podem aproveitar bastante tem muito conteudo

Tipologia: Exercícios

2025

Compartilhado em 07/05/2025

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
Centro Tecnológico - Departamento de Eng. Química e Eng. de Alimentos
EQA 5318 Introdução aos Processos Químicos
Profa Cintia Marangoni
Exercícios Complementares Balanços Materiais
Parte II
1. Uma alimentação fresca contendo 14% de sólidos e 86% de água, em massa, é introduzida em um evaporador para ser
concentrada em uma corrente que irá conter 42% de sólidos. Verifica-se que a saída do evaporador contém 56% em
sólidos e que também há uma corrente de by-pass, conforme apresentado na figura que representa o processo em
estado estacionário. Calcule:
a. A fração da corrente de by-pass em relação a
alimentada
b. A vazão da corrente de concentrado (C)
2. Um adesivo líquido (P), o qual é usado para fazer placas laminadas, consiste em um polímero dissolvido em um solvente.
A quantidade de polímero na solução tem de ser cuidadosamente controlada para aplicação deste. Quando o fornecedor
do adesivo recebeu um pedido de 3000 kg de solução de adesivo
contendo 13% em massa de polímero, havia disponível 500 kg de
uma solução a 10% de polímero em massa (A), uma quantidade muito
grande de uma solução 20% de polímero em massa (B), e solvente
puro (C). Calcular a massa de cada um dos estoques que devem ser
misturados para atender ao pedido recebido. Utilizar toda a solução
de 10% de polímero em massa.
3. Para fazer geleia de morango, morangos frescos contendo 15% em massa de sólidos e 85% em massa de água são
esmagados. Os morangos triturados e o açúcar puro são
misturados numa razão em massa de 4/5 e esta mistura é
aquecida para evaporar a água. O resíduo geléia (m3)
contém um terço de água em massa. Calcular as quantidades
necessárias para fazer 100 kg de geléia, bem como o teor de
sólidos finais desta corrente.
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

Centro Tecnológico - Departamento de Eng. Química e Eng. de Alimentos

EQA 5318 – Introdução aos Processos Químicos

Profa^ Cintia Marangoni

Exercícios Complementares – Balanços Materiais

Parte II

  1. Uma alimentação fresca contendo 14% de sólidos e 86% de água, em massa, é introduzida em um evaporador para ser concentrada em uma corrente que irá conter 42% de sólidos. Verifica-se que a saída do evaporador contém 56% em sólidos e que também há uma corrente de by-pass, conforme apresentado na figura que representa o processo em estado estacionário. Calcule: a. A fração da corrente de by-pass em relação a alimentada b. A vazão da corrente de concentrado (C)
  2. Um adesivo líquido (P), o qual é usado para fazer placas laminadas, consiste em um polímero dissolvido em um solvente. A quantidade de polímero na solução tem de ser cuidadosamente controlada para aplicação deste. Quando o fornecedor do adesivo recebeu um pedido de 3000 kg de solução de adesivo contendo 13% em massa de polímero, havia disponível 500 kg de uma solução a 10% de polímero em massa (A), uma quantidade muito grande de uma solução 20% de polímero em massa (B), e solvente puro (C). Calcular a massa de cada um dos estoques que devem ser misturados para atender ao pedido recebido. Utilizar toda a solução de 10% de polímero em massa.
  3. Para fazer geleia de morango, morangos frescos contendo 15% em massa de sólidos e 85% em massa de água são esmagados. Os morangos triturados e o açúcar puro são misturados numa razão em massa de 4/5 e esta mistura é aquecida para evaporar a água. O resíduo – geléia (m 3 ) – contém um terço de água em massa. Calcular as quantidades necessárias para fazer 100 kg de geléia, bem como o teor de sólidos finais desta corrente.
  1. Você como engenheiro responsável pela área de utilidades de uma indústria precisa medir a vazão em que os gases residuais estão sendo liberados do stack (chaminé). A entrada de gases contém 2,1% de dióxido de carbono. Dióxido de carbono puro é introduzido no fundo da chaminé a uma taxa medida de 4,0 lb por minuto. Você mediu a descarga dos gases que saem da chaminé e encontrou uma concentração de dióxido de carbono de 3,2%. Calcular a vazão de descarga, em lbmol/min, dos gases residuais que entram na chaminé.
  2. Um evaporador de efeito triplo é utilizado para concentrar uma solução de salmoura (NaCl + H 2 O) de 25% em massa para 3% em massa de água. Se a unidade de evaporação é projetada para produzir 14. 670 ,00 lb/h de salmoura ( 3 % em peso de H 2 O), determine: a. a taxa de alimentação de salmoura em lb/h. b. a água removida da solução salina em cada evaporador.
  3. A partir da figura e dos dados conhecidos, calcule as composições de cada corrente de escoamento e a fração de açúcar na cana de F que é recuperada em M.
  4. Acetona é usada na fabricação de produtos químicos e solventes. Devido às restrições impostas pela liberação do vapor de acetona para o meio ambiente, um sistema de recuperação deve ser projetado a partir do fluxograma apresentado. Todas as concentrações de gases e líquidos são especificadas em massa. Calcular A, F, W, B e D em quilogramas por hora, sabendo que G = 1400 kg/h.

GABARITO Questão 1 a) B/F = 0, b) C = 33,33 kg Questão 2 B = 1700 kg C = 800 kg Questão 3 m 1 = 47,6 kg m 2 = 59,5 kg m 4 = 7,1 kg x s,3 = 0, Questão 4 F = 480,6 lb mol/h Questão 5 F = 56.919,6 lb/h V1 = 13.798,7 lb/h V2 = 14.661,1 lb/h V3 = 13.789,8 lb/h Questão 6 - (Considere a para açúcar e w para água) D = 16755 lb, E = 7819 lb, F = 24574 lb, G = 1152 lb, H = 6667 lb, J = 4167 lb K = 2500 lb, L = 1500 lb M = 1000 lb xa,D = 0,174, xw,D = 0, xw,E = 0,73, xw,K = 0, xa,G = 0,014, xw,G = 0,036, xw,H = 0, Fração de açúcar recuperado = 0, Questão 7 A = 1336, 7 kg/h F = 221, 05 kg/h W = 157,7 kg/h B = 186,1 kg/h D = 34,91 kg/h Questão 8 xB,4 = 0, xX,4 = 0, xB,5 = 0, xT,5 = 0, xB,3 = 0, xT,3 = 0, xX,3 = 0, Questão 9 𝑚 2 ̇ = 300 𝑘𝑔 ℎ 𝑚̇ 3 = 250 𝑘𝑔/ℎ 𝑚̇ 5 = 200 𝑘𝑔/ℎ 𝑚 4 ̇ = 𝑚̇ 6 = 50 𝑘𝑔/ℎ xA,2 = 0, xB,2 = 0,