Questão 01. Uma esfera de aço com 1000 cm3 (ρ = 1,25 g/cm3 e Cp = 0,8 cal/g.°C) e

temperatura de 100 °C é mergulhada em um vaso isolado termicamente, contendo

5000 cm3 de água a 20 °C (ρ = 1,0 g/cm3 e Cp = 1,0 cal/g.°C). Sabendo que a taxa de

transferência térmica UA entre a esfera e o fluido é igual a 1000 cal/s.°C, determine a

temperatura de equilíbrio entre a esfera de aço e a água. Mostre graficamente a

variação de temperatura até que o equilíbrio seja alcançado. Quanto tempo leva para

que a temperatura de equilíbrio seja alcançada?

Questão 02. Considere um reator CSTR com capacidade de 900 L no qual ocorre a

reação exotérmica reversível 𝐴 ⇄ 𝐵. O reator possui uma serpentina, com área de troca

térmica igual a 5 m², na qual circula vapor a 430 k, enquanto o coeficiente global de

troca térmica é igual a 3600 kJ/h*m²*K. Uma solução a 300 k (cp= 4000 J/kg*K e ρ=

1000 kg/m³) contendo o reagente A (CaE = 10 kmol/m³) é alimentada a uma taxa de

0,1 m³/min, saindo com a mesma vazão.

a) Desenvolva uma rotina em Python capaz de calcular o perfil de CA, CB e T ao

longo do tempo, até o estado estacionário ser obtido. O programa deve

apresentar os valores no estado estacionário.

b) Plote um gráfico com o perfil de CA, CB e T ao longo do tempo.

Dados:

Taxa de reação (r) = k1*CA − k2*CB

k1= k1(400)∗exp⁡[−Ea1

R∗(1

T−1

400)]

k2= k2(400)∗ exp⁡[−Ea2

R∗(1

T−1

400)]

K1 (400 k) = 0,1 m-1

K2 (400 k) = 0,001 m-1

Ea1 = 60000 J/mol

Ea2 = 140000 J/mol

R = 8,314 J/mol*K

ΔHr = -80000 J/mol

Professor: Álvaro Daniel Data: ___/___/___ Nota:

3ª Avaliação de

Modelagem e Simulação

Universidade Federal Rural do Semi-Árido

Departamento de Engenharia e Tecnologia

Curso de Engenharia Química

Nome: ___________________________________