Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR
Bacharelado em Engenharia Ambiental
Operações Unitárias II
Professor: Gabriel Cassemiro Mariano
Aluna: Ana Flávia Scudeler RA: 1890328
Lista de Exercícios
1. Um evaporador é usado para concentrar 4536 kg/h de uma solução aquosa a 20% de
NaOH a 60°C até um produto com 50% de sólidos. A pressão de vapor d’água saturado
utilizado é 172,4 kPa e a pressão no espaço vapor do evaporador é 11,7 kPa. O coeficiente
global de transmissão de calor é 1560 W/(m2. °C). Calcule a vazão de vapor empregada,
economia de vapor (kg de solução evaporada/kg de vapor utilizado) e a área superficial de
aquecimento.
Respostas: Vazão do vapor empregado = 3304,2 kg/h; Economia = 0,82; Área = 66,7 m2.
Passo a passo:
1° Passo: Definição do Problema, desenhar o diagrama do evaporador;
2° Passo: Balanço de massa do soluto “eq. 3 do caderno” (L=1814,4 kg/h) e balanço
de massa global eq. 2 e 4 (V=2721,6 kg/h);
3° Passo: Definir o balanço para equação de energia conforme variáveis do problema;
Simular a eq. 5 mas deve ser aplicada ao seu problema.
4° Passo: Identificar hf(gráfico 2);Descobrir a temperatura tsa partir da interpolação
pressão na tabela de propriedades termodinâmicas (primeiro deve transformar 172,4
kPa para kgf/cm² só então fazer a interpolação descobrindo tsaproximadamente 114 °C;
Descobrir o s(calor latente de
vaporização) interpolando novamente a pressão com λ na mesma tabela valor aproximado de
528 kcal/kg;Descobrir hv,eq. 11, para Cpconsiderar o da água 0,46 kcal/kg.°C, para Hvsat
transformar 11,7 kPa para kgf/cm² (deve ser aproximadamente 0,12) então interpolar esse
valor na tabela de propriedades termodinâmicas, para descobrir o tsat (49°C) deve-se também
interpolar a pressão com o h do vapor para encontrar Hvsat;Descobrir tLno (gráfico 1)
(apróx. 95°C considerar que temperatura de ebulição da água é igual a tsat); O valor final do hv
aproxima de 639,63 kcal/kg Descobrir hLa partir do xL=0,5 e tL=95 no gráfico 2.
5° Passo: Aplique os dados encontrados no balanço de energia para encontrar avazão
de vapor empregada (S).
6° Passo: Calcule a economia de vapor (eq. 13) (E=0,82)
7° Passo: Calcule a área superficial de aquecimento utilizando (eq. 7), a transformação
de unidades deu um U=1341,4 kcal . (m².°C.h)-1 a área (A=66 m²)
2. Em um processo que emprega a eletrólise da salmoura para a produção de soda cáustica
será utilizado um evaporador de simples efeito, o intuito de concentrar uma solução de
NaOH de 20% a 50% em massa de sólidos. Determine a capacidade, a área de troca
térmica necessária do evaporador e a economia do evaporador. Dados: vazão mássica de
alimentação de 11000 kg de solução por hora a 38°C; aquecimento com vapor de água
saturada a pressão de 2,36 atm; operação a 10 cmHg absoluta e coeficiente global de
transferência de calor para o evaporador de 1250 kcal/(h.m2. °C).
Respostas: Capacidade = 6600 kg/h; Área = 116,5 m2; Economia = 0,78.
