2010 – 26 questões da parte da manhã, para profissionais
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26. Em um evaporador de efeito único, a quantidade de líquido é de 5000 kg/h. Uma solução aquosa de NaOH com temperatura de 140°C e concentração de 20% (em peso) é evaporada para que sua concentração chegue a 50% (em peso). Sabe-se que a pressão de vapor ao aquecimento é de 0,4 MPa para o vapor saturado; o líquido resultante da condensação do vapor é eliminado à temperatura de saturação. A entalpia desse vapor saturado é de 2138,5 kJ/kg. A pressão média na câmara de evaporação é de 0,055 MPa. O ponto de ebulição da solução é de 130 °C. A entalpia do vapor saturado é de 2292,2 kJ/kg. A capacidade térmica específica da concentração inicial e final do líquido de matéria-prima é de 3,47 kJ/(kg·℃). A perda de calor é de 6% da quantidade de vapor gerado. Nota: Qual dos valores a seguir representa o consumo de vapor para aquecimento necessário (kg/h)? A. 2709 B. 2726 C. 4500 D. 2661 Procedimento de cálculo
A temperatura inicial do líquido de matéria-prima é 140?
O autor não está familiarizado com o livro. A temperatura do líquido de matéria-prima no título deve estar errada. Na evaporação, existem duas fórmulas muito importantes de equilíbrio energético. Um ignora o calor de concentração, outro não o ignora. Não foi mencionado neste problema, mas, pelas condições dadas, só é possível usar o primeiro método de cálculo. Dr*(1-0,06) = Wr’ + Fcp(t1-t0). Basta inserir os dados.
A entalpia do vapor saturado é de 2138,5 kJ/kg. O enunciado está errado; trata-se, na verdade, do calor de vaporização
O enunciado do problema não parece conter erros. Para resolver este problema, basta aplicar diretamente a fórmula, sem ignorar o calor de diluição: DR = Wr + (F – W) * c1 * t1 – F * c0 * t0 + Q_perda. A quantidade de água que evapora é W = 5000 * (1 – 0,2/0,5) = 3000 kg/h. Em termos de equilíbrio térmico: D * 2138,5 * (1 – 0,06) = 3000 * 2292,2 + (5000 – 3000) * 3,47 * 130 – 5000 * 3,47 * 140. Assim, D = 2661 kg/h