Fundamentos dos Processos Químicos - Aula 10: Análise de Grau de Liberdade

FUNDAMENTOS DOS PROCESSOS QUÍMICOS Engenharia Química 1S2021 Aula 10 Profª Drª Maristhela Marin email maristhelamarinumcbr AGENDA Resolução do exercício da aula 9 Análise de grau de liberdade GL Exercício Exercício aula 9 Suponha uma mistura de 3 correntes gasosas uma corrente de ar composição molar igual a 21 O2 e 79 N2 à vazão de 100 molsh uma de CO2 a 30 ºC e 1 atm à vazão de 60 Lmin e uma corrente de N2 à vazão de 14 kgh Calcule a composição molar da corrente gasosa resultante1 1Júnior Badino AC Cruz AJG Fundamentos de Balanço de Massa e Energia 2ª edição revisada São Carlos SP EdUFSCar 2013 ANÁLISE DE GRAU DE LIBERDADE GL Análise que permite verificar se um problema dado pode ou não ser resolvido com as informações conhecidas Procedimento Desenhe e rotule completamente um fluxograma Conte as incógnitas no diagrama Identifique o número de equações independentes que relacionam as incógnitas Subtraia um número do outro ANÁLISE DE GRAU DE LIBERDADE GL 𝑛𝐺𝐿 𝑛𝑖𝑛𝑐𝑜𝑔𝑛𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑛𝑒𝑞𝑢𝑎çõ𝑒𝑠 𝑖𝑛𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑛𝑜𝑢𝑡𝑟𝑎𝑠 𝑒𝑞𝑢𝑎çõ𝑒𝑠 Existem três possibilidades nGL 0 o problema pode em princípio ser resolvido nGL 0 existem mais incógnitas do que equações independentes e no mínimo nGL valores de variáveis adicionais devem ser especificados antes que as restantes possam ser determinadas Pode ser que estejam faltando relações ou que o problema esteja subespecificado e tenha infinitas soluções em qualquer caso começar os cálculos será perda de tempo ANÁLISE DE GRAU DE LIBERDADE GL nGL 0 existem mais equações do que variáveis Pode ser que o diagrama esteja mal rotulado ou que o problema esteja superespecificado com relações redundantes e possivelmente inconsistentes De novo não faz muito sentido perder tempo tentando resolver o problema até que es equações e as incógnitas estejam balanceadas Exercício1 Destilamse 2000 kgh de uma mistura contendo 60 em massa de metanol e o restante água As correntes de produto saem pelo topo e pelo fundo da coluna de destilação A corrente do topo contém 98 em massa de metanol enquanto que a vazão da corrente de produto do fundo é de 800 kgh a Desenhe e rotule um fluxograma do processo e faça análise de graus de liberdade b Calcule se possível a vazão da corrente de topo e a composição mássica da corrente de fundo c Calcule a porcentagem de recuperação do metanol no produto de topo 1Exercício adaptado de Felder RM Rousseau R W Princípios Elementares dos Processos Químicos 3ª edição Rio de Janeiro LTC 2005