Prova Final Operações Unitárias II - Evaporação e Troca de Calor

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO Universidade Federal de Alfenas UNIFALMG Instituto de Ciência e Tecnologia BR267 Rodovia José Aurélio Vilela 011 1999 Km 533 37715400 Cidade Universitária Poços de Caldas MG Brasil ICT527 OPERAÇÕES UNITÁRIAS II 20211 Avaliação final Profª Jaqueline Costa Turma D2 Data 29092021 Questão 1 5 pontos Em um processo industrial um evaporador de simples efeito produz vapor de água saturado a 92ºC Este vapor é utilizado para aquecer 45 kgs de uma solução de sacarose com Brix de 15 teor de sólidos em massa de 30ºC até 67ºC e sai como líquido saturado Para o aquecimento da solução está disponível um trocador de calor casco e tubo 18 com as seguintes características 240 tubos com 6m de comprimento diâmetro interno de 356mm e diâmetro externo de 381mm tubos em arranjo triangular com passo de 572mm chicanas com corte de 45 e espaçamento de 1m diâmetro interno do casco de 1050mm Considerando que a solução seja colocada no interior dos tubos do trocador e que o coeficiente convectivo de troca de calor para o vapor condensando seja 8500Wm²K determine a vazão de vapor de água necessária e se o equipamento é adequado para realizar o serviço considerando apenas a parte térmica Dados solução de sacarose à 485ºC cp 3800JkgK μ 105x10³ kgms k058 WmK ρ1045 kgm³ fator de incrustação 58 x 10⁴ m²KW Vapor de água saturado fator de incrustação desprezível Questão 2 5 pontos Uma solução aquosa cp 38kJkgK com 25000 kgh de vazão é concentrada por evaporação de 10 até 50 em massa Esta solução entra a 20ºC no evaporador e apresenta uma elevação de temperatura de ebulição de cerca de 20 em relação à temperatura de ebulição da água pura A pressão no interior do evaporador é de 1333kPa e o coeficiente global de transferência de calor é 10050 kJhm²ºC O vapor usado para aquecimento é fornecido saturado à temperatura de 120ºC Quanto de energia é necessário fornecer à solução Qual a área que deve estar disponível para transferência de calor