Aula 04 - Operações Unitárias, Slides de Química

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PROF. DR. BRUNO BELLO PEDE CASTRO

Pós-graduação em Química Tecnológica

• 40% minério
• 05% água
• 55% rejeito

Saída 120 kg/h

• 30% minério
• 15% água
• 55% rejeito

Alimentação 200 kg/h

C

A B Separador

1. Uma vazão de 200 kg/h alimenta (A) um separador com uma mistura composta de 30% de minério, 15% de água e 55% de rejeito. A vazão de saída (B) é de 120 kg/h de uma mistura contendo 40% de minério, 55% de rejeito e 5% de água. Calcular a vazão da corrente C e suas respectivas composições.

BM parcial para minério:

𝑀𝐴. 𝑋𝐴 = 𝑀𝐵. 𝑋𝐵 + 𝑀𝐶. 𝑋𝐶

• 40% minério
• 05% água
• 55% rejeito

Saída 120 kg/h

• 30% minério
• 15% água
• 55% rejeito

Alimentação 200 kg/h

C

A B Separador

1. Uma vazão de 200 kg/h alimenta (A) um separador com uma mistura composta de 30% de minério, 15% de água e 55% de rejeito. A vazão de saída (B) é de 120 kg/h de uma mistura contendo 40% de minério, 55% de rejeito e 5% de água. Calcular a vazão da corrente C e suas respectivas composições.

BM parcial para água:

𝑀𝐴. 𝑋𝐴 = 𝑀𝐵. 𝑋𝐵 + 𝑀𝐶. 𝑋𝐶

• 40% minério
• 05% água
• 55% rejeito

Saída 120 kg/h

• 30% minério
• 15% água
• 55% rejeito

Alimentação 200 kg/h

C

A B Separador

1. Uma vazão de 200 kg/h alimenta (A) um separador com uma mistura composta de 30% de minério, 15% de água e 55% de rejeito. A vazão de saída (B) é de 120 kg/h de uma mistura contendo 40% de minério, 55% de rejeito e 5% de água. Calcular a vazão da corrente C e suas respectivas composições.

C

C

C

C1 C Centrifugador Evaporador

2. Latas de leite concentrado (18% sólidos e 8% de gordura) são produzidas a partir de leite in natura (8% sólidos e 4% de gordura), de acordo com o processo abaixo. Sabendo que o creme de leite contém 40% de gordura e 5% de sólidos, determine a vazão mássica de leite in natura necessária para se produzir 10 latas por segundo ( lata = 350 mL e d = 1,12 g/cm^3 ) de leite concentrado ao final. Determine ainda a quantidade de latas de creme de leite produzidas e a quantidade de vapor produzido nessa produção.

Conversão: Se 1 lata tem 350 mL e a densidade do leite concentrado é 1,12 g/cm^3 :

𝐶 4 =

10 𝑙𝑎𝑡𝑎𝑠 𝑠 .

350 𝑚𝐿 1 𝑙𝑎𝑡𝑎 .

1 𝑐𝑚^3 1 𝑚𝐿 .

1,12 𝑔 1 𝑐𝑚^3

C

C

C

C1 C Centrifugador Evaporador

2. Latas de leite concentrado (18% sólidos e 8% de gordura) são produzidas a partir de leite in natura (8% sólidos e 4% de gordura), de acordo com o processo abaixo. Sabendo que o creme de leite contém 40% de gordura e 5% de sólidos, determine a vazão mássica de leite in natura necessária para se produzir 10 latas por segundo ( lata = 350 mL e d = 1,12 g/cm^3 ) de leite concentrado ao final. Determine ainda a quantidade de latas de creme de leite produzidas e a quantidade de vapor produzido nessa produção.

BM parcial para sólidos:

𝐶 1. 𝑋 1 = 𝐶 3. 𝑋 3 + 𝐶 4. 𝑋 4

C

C

C

C1 C Centrifugador Evaporador

2. Latas de leite concentrado (18% sólidos e 8% de gordura) são produzidas a partir de leite in natura (8% sólidos e 4% de gordura), de acordo com o processo abaixo. Sabendo que o creme de leite contém 40% de gordura e 5% de sólidos, determine a vazão mássica de leite in natura necessária para se produzir 10 latas por segundo ( lata = 350 mL e d = 1,12 g/cm^3 ) de leite concentrado ao final. Determine ainda a quantidade de latas de creme de leite produzidas e a quantidade de vapor produzido nessa produção.

BM parcial para gordura:

𝐶 1. 𝑋 1 = 𝐶 3. 𝑋 3 + 𝐶 4. 𝑋 4

C

C

C

C1 C Centrifugador Evaporador

2. Latas de leite concentrado (18% sólidos e 8% de gordura) são produzidas a partir de leite in natura (8% sólidos e 4% de gordura), de acordo com o processo abaixo. Sabendo que o creme de leite contém 40% de gordura e 5% de sólidos, determine a vazão mássica de leite in natura necessária para se produzir 10 latas por segundo ( lata = 350 mL e d = 1,12 g/cm^3 ) de leite concentrado ao final. Determine ainda a quantidade de latas de creme de leite produzidas e a quantidade de vapor produzido nessa produção.

Substituindo valor de C 1 :

0,08. 10. 𝐶 3 + 7840 = 0,05. 𝐶 3 + 705, 0,8. 𝐶 3 + 627,20 = 0,05. 𝐶 3 + 705, 0,8. 𝐶 3 − 0,05. 𝐶 3 = 705,60 − 627, 0,75. 𝐶 3 = 78,40 ⟶ 𝐶 3 = 78, 0, 𝐶 3 = 104,53 𝑔/𝑠

C

C

C

C1 C Centrifugador Evaporador

2. Latas de leite concentrado (18% sólidos e 8% de gordura) são produzidas a partir de leite in natura (8% sólidos e 4% de gordura), de acordo com o processo abaixo. Sabendo que o creme de leite contém 40% de gordura e 5% de sólidos, determine a vazão mássica de leite in natura necessária para se produzir 10 latas por segundo ( lata = 350 mL e d = 1,12 g/cm^3 ) de leite concentrado ao final. Determine ainda a quantidade de latas de creme de leite produzidas e a quantidade de vapor produzido nessa produção.

Substituindo valor de C 3 :

0,08. 𝐶 1 = 0,05. 𝐶 3 + 705, 0,08. 𝐶 1 = 0,05.104,53 + 705, 0,08. 𝐶 1 = 5,23 + 705, 0,08. 𝐶 1 = 710,83 ⟶ 𝐶 1 = 710, 0, 𝐶 1 = 8885,33 𝑔/𝑠

C

C

C

C1 C Centrifugador Evaporador

2. Latas de leite concentrado (18% sólidos e 8% de gordura) são produzidas a partir de leite in natura (8% sólidos e 4% de gordura), de acordo com o processo abaixo. Sabendo que o creme de leite contém 40% de gordura e 5% de sólidos, determine a vazão mássica de leite in natura necessária para se produzir 10 latas por segundo ( lata = 350 mL e d = 1,12 g/cm^3 ) de leite concentrado ao final. Determine ainda a quantidade de latas de creme de leite produzidas e a quantidade de vapor produzido nessa produção.

Balanço de massa para calcular C 5 :

𝐶 1 = 𝐶 3 + 𝐶 4 + 𝐶 5 8885,33 = 104,53 + 3920 + 𝐶 5

𝐶 5 = 8885,33 − 3920 − 104, 𝐶 5 = 4860,80 𝑔/𝑠

C

C

C

C1 C Centrifugador Evaporador

2. Latas de leite concentrado (18% sólidos e 8% de gordura) são produzidas a partir de leite in natura (8% sólidos e 4% de gordura), de acordo com o processo abaixo. Sabendo que o creme de leite contém 40% de gordura e 5% de sólidos, determine a vazão mássica de leite in natura necessária para se produzir 10 latas por segundo ( lata = 350 mL e d = 1,12 g/cm^3 ) de leite concentrado ao final. Determine ainda a quantidade de latas de creme de leite produzidas e a quantidade de vapor produzido nessa produção.

Conversão para calcular C 3 em latas: Sabendo que a vazão de C 3 é 104, g/s e que cada lata tem 350 mL:

𝐶 4 =

104,53 𝑔 𝑠 .

1 𝑐𝑚^3 1 𝑔 .

1 𝑚𝐿 1 𝑐𝑚^3 .

1 𝑙𝑎𝑡𝑎 350 𝑚𝐿

C

C

C

C1 C Centrifugador Evaporador

2. Latas de leite concentrado (18% sólidos e 8% de gordura) são produzidas a partir de leite in natura (8% sólidos e 4% de gordura), de acordo com o processo abaixo. Sabendo que o creme de leite contém 40% de gordura e 5% de sólidos, determine a vazão mássica de leite in natura necessária para se produzir 10 latas por segundo ( lata = 350 mL e d = 1,12 g/cm^3 ) de leite concentrado ao final. Determine ainda a quantidade de latas de creme de leite produzidas e a quantidade de vapor produzido nessa produção.

58% sólidos 42% sólidos

200 kg/h

1000 kg/h 800 kg/h 12,5% sólidos

S

S1 S2 S

C

C4 C

C

C1 C Filtro Evaporador Misturador

3. Em um processo para concentrar 1000 kg/h de suco de laranja (C1), contendo 12,5% em peso de sólidos, o suco é filtrado, sendo obtidos 800 kg/h de suco filtrado (C2) e 200 kg/h de polpa de suco (C3). O suco filtrado é concentrado em um evaporador a vácuo para fornecer um suco concentrado (C4) com 58% de sólidos. Os 200 kg/h de polpa de suco são desviados do evaporador e misturados com o suco concentrado em um misturador, a fim de ser obtido um suco concentrado final (C5) com 42% em peso de sólidos. Dado o fluxograma, calcule a vazão de todas as correntes envolvidas, bem como a concentração de sólidos de todas as correntes.

Balanço de massa (S1):

𝐶1 = 𝐶2 + 𝐶 1000 = 800 + 200

200 kg/h

1000 kg/h 800 kg/h 12,5% sólidos

S C

C1 C Filtro

3. Em um processo para concentrar 1000 kg/h de suco de laranja (C1), contendo 12,5% em peso de sólidos, o suco é filtrado, sendo obtidos 800 kg/h de suco filtrado (C2) e 200 kg/h de polpa de suco (C3). O suco filtrado é concentrado em um evaporador a vácuo para fornecer um suco concentrado (C4) com 58% de sólidos. Os 200 kg/h de polpa de suco são desviados do evaporador e misturados com o suco concentrado em um misturador, a fim de ser obtido um suco concentrado final (C5) com 42% em peso de sólidos. Dado o fluxograma, calcule a vazão de todas as correntes envolvidas, bem como a concentração de sólidos de todas as correntes.