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Prova de modelagem e simulação, Provas de Modelação Matemática e Simulação

Prova de simulação com programação em python

Tipologia: Provas

2025

Compartilhado em 18/09/2025

ingryd-carolly
ingryd-carolly 🇧🇷

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Questão 01. Considere um tanque agitado com base quadrada de 0,5 metros de
comprimento e 2 metros de altura. Água a 20°C é alimentada ao tanque a 1 L/s, saindo
com a mesma vazão no topo do tanque. No tempo t=0 s, a água contida no tanque é
aquecida por uma serpentina contendo vapor a 250°C, cujo coeficiente global de
transferência térmica baseado na área de troca térmica é 200 W/m2.K. A capacidade
calorífica da água é igual a 4184 J/Kg.K e a área de troca térmica da serpentina com o
fluido é igual a 1 m2. Sabendo que a densidade da água é igual a 1000 Kg/m3,
desenvolva uma rotina de Python para calcular quanto tempo leva para que a água
saia do tanque a 28°C e a máxima temperatura que a água pode atingir no tanque. O
programa deverá apresentar o resultado para o usuário.
Questão 02. Uma reão elementar de primeira ordem irreversível acontece em
quatro reatores bem misturados
A→B
Onde Q = L/h e C = kg/L. Os reatores têm diferentes volumes e, como são operados
a diferentes temperaturas, cada um tem uma taxa de ração diferente:
Reator
V (L)
K(h-1)
1
25
0,05
2
75
0,1
3
100
0,5
4
25
0,1
Desenvolva, em uma rotina de Python, um todo numérico capaz de calcular a
concentrão de A em cada um dos reatores operando no estado estacionário. O
programa deverá apresentar ao usuário o resultado.
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: ___________________________________
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Questão 01. Considere um tanque agitado com base quadrada de 0,5 metros de comprimento e 2 metros de altura. Água a 20°C é alimentada ao tanque a 1 L/s, saindo com a mesma vazão no topo do tanque. No tempo t=0 s, a água contida no tanque é aquecida por uma serpentina contendo vapor a 250°C, cujo coeficiente global de transferência térmica baseado na área de troca térmica é 200 W/m^2 .K. A capacidade calorífica da água é igual a 4184 J/Kg.K e a área de troca térmica da serpentina com o fluido é igual a 1 m^2. Sabendo que a densidade da água é igual a 1000 Kg/m^3 , desenvolva uma rotina de Python para calcular quanto tempo leva para que a água saia do tanque a 28°C e a máxima temperatura que a água pode atingir no tanque. O programa deverá apresentar o resultado para o usuário. Questão 0 2. Uma reação elementar de primeira ordem irreversível acontece em quatro reatores bem misturados A→B Onde Q = L/h e C = kg/L. Os reatores têm diferentes volumes e, como são operados a diferentes temperaturas, cada um tem uma taxa de ração diferente: Reator V (L) K(h-^1 ) 1 25 0, 2 75 0, 3 100 0, 4 25 0, Desenvolva, em uma rotina de Python, um método numérico capaz de calcular a concentração de A em cada um dos reatores operando no estado estacionário. O programa deverá apresentar ao usuário o resultado. 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: ___________________________________

Questão 0 3. Considere uma coluna de destilação que opera a pressão atmosférica e recebe uma mistura líquida de benzeno 56% (m/m) e tolueno 44 % (m/m) com vazão igual a 10000 Kg/h. A carga está inicialmente a 35°C, sendo preaquecida pelo produto de fundo. O destilado contém 97,9% (m/m) de benzeno e está saturado a 81°C. Considere a razão de refluxo de 3:1. O produto do fundo contém 2,7% (m/m) de benzeno, sai da torre a 109°C e é enviada para armazenamento a 50°C. Implemente uma rotina em Python que calcule das alternativas a seguir. a. Utilize um método numérico para calcular, simultaneamente, a vazão mássica das correntes V, D, R e B. b. A carga térmica do condensador, do refervedor e do preaquecedor em KW. Dados: hD (81°C) = - 147, 4 kJ/kg hV (81°C) = 245 kJ/kg hF (35°C) = - 216,6 kJ/kg hB (5 0 °C) = - 174 kJ/kg hB (109°C) = - 59,6 kJ/kg Questão 0 4. Um tanque de aço é utilizado para armazenar CO 2 a 300 K. Sabendo que o tanque possui volume igual a 2,5 m^3 e pode suportar uma pressão máxima com segurança de 100 atm, responda: (a) Desenvolva uma rotina em Python que determine o número máximo de mols de CO 2 que podem ser armazenados no tanque utilizando cada uma das equações de estado apresentadas a seguir. (b) Supondo que a equação de Beattie-Bridgeman seja a mais precisa, qual é o erro relativo percentual no número calculado de moles usando as outras correlações?

Equação de Beattie-Bridgeman: Onde: P = pressão (atm) V = volume molar (L/mol) T = temperatura (K) R=constante dos gases (0,08206 Latm/molK) Tc = temperatura crítica (304,2 K para o CO 2 ) Pc = pressão crítica (72,9 atm para o CO 2 ) w = fator acêntrico (0,225 para o CO 2 ) A 0 = constante da equação de Beattie-Bridgeman (5,0065 para o CO 2 ) a = constante da equação de Beattie-Bridgeman (0,07132 para o CO 2 ) B 0 = constante da equação de Beattie-Bridgeman (0,10476 para o CO 2 ) b = constante da equação de Beattie-Bridgeman (0,07235 para o CO 2 ) c = constante da equação de Beattie-Bridgeman (660000 para o CO 2 ) Boa prova!