Prova PQI 3211 Processos Químicos USP - Resolução e Orientações

Universidade de São Paulo Escola Politécnica PQI 3211 Processos Químicos Prof Roberto Guardani e Prof Moisés Teles PROVA SUB 14072023 Orientações sobre a prova 1 A prova é INDIVIDUAL e SEM CONSULTA 2 Apenas respostas LEGÍVEIS serão consideradas para correção entendendose por legível o que atende a critérios mínimos de organização e clareza 4 Respostas sem justificativas ou cálculos não serão consideradas 5 Ao entregar a prova resolvida devolva o caderno de questões 6 Proibido o uso de celular durante a prova 1 4 pontos Uma indústria deve investir em uma unidade de tratamento de efluente para atender à legislação ambiental O efluente consiste de água contaminada com um poluente A dissolvido gerado na vazão de 100 Litrosminuto na concentração CA0 1 gLitro O processo de tratamento deve atender à especificação para a concentração do poluente A na corrente de saída CAf 01 gLitro A empresa planeja investir em reatores que consistem de um ou mais tanques com um agitador para homogeneizar o líquido tratado para operar continuamente Calcule a alternativa com menor custo de investimento I entre as seguintes a se a empresa comprar um tanque reator apenas para processar o efluente b se a empresa comprar dois reatores de volumes iguais conectados em série conforme o diagrama CA0 v100Lmin Reator 1 CA1 Reator 2 CAf v100Lmin O efluente se degrada segundo a reação A Produtos com expressão para a extensão de reação dada por r 01CAV em g de Aminuto Use a relação I1I0 V1V0055 para estimar o investimento em cada tanque em que I Estimativa de custo do equipamento e V volume do reator tanque com agitador Sabese que um reator de 5000 litros custa 10 mil dólares Admitir densidade constante do efluente 1000 gLitro 2 4 pontos O chamado gás de síntese é uma mistura formada na maior parte por H2 e CO O gás de síntese é um intermediário chave na indústria química podendo ser usado em diversas sínteses de produtos químicos e combustíveis Este gás pode ser produzido a partir de praticamente qualquer fonte de carbono tais como gás natural óleos pesados carvão e até biomassas Considere um gás de síntese formado por 508 de H2 400 de CO 64 de CO2 02 de O2 e o restante como sendo N2 tudo em base molar Uma indústria está avaliando a possibilidade de queimar esse gás com 40 de excesso de ar No entanto por questões ambientais é desejado que o gás de chaminé contenha menos de 10 em CO2 Esta restrição será obedecida Justifique sua resposta apresentando a composição completa do gás de chaminé em de cada substância Considere 100 de conversão nas reações de combustão 3 2 pontos O condensador de uma grande termoelétrica deve retirar 125 MW de calor de uma corrente de vapor condensando a 30 C O resfriamento deve ser feito usando água de resfriamento captada de um rio próximo que entra nos tubos a 18 C e os deixa a 26 C Os tubos do trocador de calor têm diâmetro interno de 2 cm e o coeficiente global de transferência de calor é de 3500 Wm2C Determine o comprimento total do tubo no condensador FORMULÁRIO Balanço de energia em sistema aberto sem reação química Q W Σṁj Ĥj vj22 gzj saída Σṁj Ĥj vj22 gzj entrada Ĥ T1 to T2 Cp dT Q UATlm Tlm T1 T2 lnT1 T2