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Questão 01. Dois tanques cilíndricos com área de seção transversal constante de
2 m² e altura máxima de 1 m são utilizados para armazenar água, sendo ambos
os tanques drenados por ação da gravidade.
A vazão de saída para cada tanque depende da altura do
fluido de acordo com a equação de Bernoulli para fluidos
incompressíveis:
𝑠 1
1
1
𝑠 2
2
2
Considere que os tanques estão inicialmente vazios até que
uma entrada do tanque 1 começa a fluir em uma taxa de 0,5 m
3
/h.
Para c 1
= 0,13 e c 2
= 0,2, plote o perfil de h 1
e h 2
ao longo de 10 horas.
Considere um incremento de tempo igual a 0,5 horas.
Questão 0 2. Escreva um programa em que seja calculada a energia necessária
para condensar e/ou resfriar 100 mols/s de acetona de uma determinada
temperatura dada pelo usuário até 25 °C à pressão atmosférica.
Dados:
Calor de vaporização: 30,2 kJ/mol
Ponto de ebulição: 56 °C
𝑝
𝑝
2
3
Coeficiente Fase Vapor Fase Líquida
a 71,96E- 3 1,23E- 1
b 20,10E- 5 1,86E- 4
c - 12,78E- 8
d 34,76E- 12
Nome: Nota:
Centro de Engenharias
Departamento de Engenharia e Tecnologia
Curso de Engenharia Química
3ª Avaliação
Modelagem e Simulação
Universidade Federal Rural do Semi-Árido
Questão 0 3. Em um processo de engenharia química, o vapor de água é aquecido
a temperaturas suficientemente altas que uma porção significativa da água se
dissocia, ou se separa, para formar oxigênio e hidrogênio de acordo com a
equação:
2
2
2
Assume-se que esta é a única reação envolvida, a fração molar x de água que se
dissociou pode ser representada por:
𝑡
Onde k é a constante de equilíbrio da reação e Pt a pressão total da mistura.
Sabendo que P t
= 3 atm e k = 0,05, determine o valor da conversão x que satisfaz
a expressão de k.
Questão 0 4. Considere um CSTR operando em estado estacionário no qual a
reação exotérmica 𝐴 + 𝐵
𝐾
→ 𝐶 ocorre. O reator possui uma camisa de resfriamento
para controlar sua temperatura. Uma solução com os reagentes A e B é
alimentada no reator com uma vazão de 3 m
3
/min e temperatura 300 K. As
concentrações dos reagentes A e B nesta solução de alimentação são C A
mol/m
3
e C B
= 200 mol/m
3
, respectivamente. O fluido sai do reator com a mesma
vazão volumétrica e contém o produto C, bem como o A e o B que podem não
ser totalmente consumidos. Suponha que a densidade e o calor específico para
todos os compostos sejam quase os mesmos e não variem à medida que a reação
ocorre (ρ A
= ρ B
= ρ C
= ρ = 880 kg/m³ e cp A
= cp B
= cp C
= cp = 1750 J/kg.K). O
volume do líquido dentro do reator é de 40 m³ e não muda ao longo do tempo. O
fluido de resfriamento é alimentado na camisa a uma taxa de 0,01 m
3
/min e a
uma temperatura de 280 K. Suponha que a densidade e o calor específico do
fluido refrigerante (ρ = 1000 Kg/m³ e cp = 4180 J/Kg.K) não variem durante todo
o processo. O coeficiente global de transferência de calor entre o fluido de
resfriamento e a mistura de reação é 680 J/min.m².K, enquanto que a área onde
ocorre a troca de calor é de 5 m². Escreva uma rotina em Python que resolva o
sistema de equações obtidos e apresente os valores de saída para o estado
estacionário.
Dados:
0
× exp (
𝑅 × 𝑇
k 0
= 8,2 x 10
5
Ea = 48500 J/mol
R = 8,314 J/mol.K
∆H
R
= - 72800 J/mol
