Revisão de balanços de energia

EQ 481 – Introdução à Engenharia Química – Revisão do Primeiro Princípio da Termodinâmica
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Universidade Estadual de Campinas
Faculdade de Engenharia Química
Departamento de Tecnologia de Polímeros
EQ481 – Introdução à Engenharia Química
Revisão do Primeiro Princípio da Termodinâmica
1. Água flui para uma unidade de processo através de uma tubulação de 2 cm de diâmetro
interno a uma taxa de 2 m3/h. Calcule a energia cinética da corrente de água em J/s.
2. Óleo cru é bombeado a uma taxa de 15 kg/s de um poço a 220m de profundidade para um
tanque de armazenamento a 20 metros de altura acima do solo. Calcule a energia potencial
necessária para tal processo.
3. Um gás flui através de um longo tubo de diâmetro constante. A saída do tubo está mais alta
que a entrada e a pressão do gás na saída é menor que a da entrada. A temperatura do
gás é constante através do tubo e o sistema está em estado permanente. a) Qual a relação
entre os fluxos mássicos, os volumétricos e as densidades em entrada e na saída? b) A
variação da energia potencial é positiva, negativa ou nula? E a variação da energia
cinética?
4. O que os termos sistema fechado e sistema aberto querem dizer? O que é um sistema
adiabático?
5. A energia interna específica do gás Hélio a 300° C e 1 atm é de 3800 J/mol. e o volume
molar específico à mesma temperatura e pressão é 24,63 litros/mol. Calcule a entalpia
específica de uma corrente de Hélio nestas condições, cujo fluxo molar é de 250kmol/h.
6. Equação geral do balanço de energia: ∆H + ∆Ecinética + ∆Epotencial = Q + W. Explique a
simplificação nos seguintes casos:
a)não há partes móveis no sistema;
b)sistema e sua vizinhança estão à mesma temperatura;
c)as velocidades lineares de todas as correntes são constantes;
d)todas as correntes entram e saem no mesmo nível.
7. Quinhentos kilogramas de vapor acionam uma turbina. O vapor entra a 44 atm e 450° C e a
uma velocidade 60 m/s; e sai à 5m abaixo da turbina à pressão atmosférica e uma
velocidade de360 m/s. A turbina produz trabalho a uma taxa de 70kW, e a perda de calor na
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turbina é estimada em 104 kcal/h. Calcule a variação da entalpia específica associada ao
processo.
8. Duas correntes de água são misturadas para formar alimentação de um refervedor. Os
dados do processo são fornecidos:
- alimentação 1: 120 kg/min à 30° C
- alimentação 2: 175 kg/min à 65° C
- pressão no refervedor: 17 bar (absoluta)
O vapor sai do refervedor por um cano de 6 cm (di). Calcule a quantidade de calor
necessária ao refervedor (Q, kJ/min), se a corrente de saída é vapor saturado à pressão do
refervedor. Despreze a energia cinética das correntes de entrada.
9. Uma corrente de gás contendo 60% em massa de etano e 40% de butano deve ser
aquecida de 150 à 250K a uma pressão de 5 bars. Calcule o calor necessário por kg de
mistura, desprezando as variações de energia cinética e potencial.
10. Vapor saturado a 1 atm é descarregado de uma turbina a uma ta xa de 1000 kg/h. Vapor
superaquecido a 300° C e 1 atm é necessário como alimentação de um trocador de calor;
para produzí-lo, mistura-se o primeiro vapor a um vapor superaquecido à 400° C e 1 atm. As
unidades de mistura são adiabáticas. Calcule a quantidade de vapor a 300° C produzido e o
fluxo volumétrico de vapor a 400° C.