Exercícios - Evaporadores - Operações Unitárias 2022-2

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA Profa. Paula Rosa 4ª Lista de Exercícios de Operações Unitárias 1) Determinar o comprimento (em metros) de um trocador de calor de tubos concêntricos (TUBOS DUPLOS) necessário para a pasteurização de suco de laranja à 25°C para 60°C, utilizando água quente à 90°C. As dimensões dos tubos são: 6” Std 40 e 10” Std 40. A vazão de suco de laranja é de 4,0 t/h e a de água, 6,0 t/h. O processo ocorre com fluxo contra-corrente. O coeficiente global de transferência de calor é de 300 W/m2.K.As propriedades físicas do suco de laranja a 42,5°C e para água são: (R: L=25 m). ρ = 1037 kg/m3 ρ = 974,08 kg/m3 μ = 1,189 x 10-3 Pa.s μ = 3,54 x 10-4 Pa.s Cp = 3,77 kJ/kg°C Cp = 4,1964 kJ/kg°C K = 0,556 W/m.K K = 0,668 W/m.K 2) Um trocador de calor duplo de tubos opera com benzeno e tolueno. A vazão do tolueno é 2800 kg/h e sua temperatura é de 70 °C. O benzeno entra no equipamento em 28 °C e sai em 44 °C com vazão de 4400 kg/h. Determinar: a) A quantidade de calor trocada; (R: Q= 123.593.000 J). b) A DMLT para a operação em paralelo; (R: T= 13,13℃). c) A DMLT para a operação em contracorrente. (R: T= 21,7℃). Dados: calor especifico do benzeno= 0,42 kcal/kg°C; calor especifico do tolueno= 0,44 kcal//kg°C. 3) Em um trocador de 3calor duplo tubo, 4.500 kg/h de água entram a 15°C e resfriam 9.000 kg/h de um óleo que tem calor específico de 0,5 kcal/(kg´°C), de 90°C para 65°C, em contracorrente. Sabendo-se que o coeficiente global de transmissão de calor é 240 kcal/(h´m2´°C), determine a área superficial requerida. Dado: cp, água = 1 kcal/(kg´°C). (R: A=9,4 m2). 4) Um trocador de calor duplo tubo será usado para resfriar óleo de 120 a 50 °C a uma vazão de 20 l/min utilizando água a 20 °C como fluido de resfriamento. O trocador consiste de seções de 4 m de comprimento de tubos de cobre ¾ in BWG16 e tubo externo de cobre de 1,5 in BWG16. A água escoa no espaço anular. Determine o comprimento para: a) Escoamento em corrente paralela (R: L=29,38 m). b) Escoamento em contracorrente (R: L=24 m). Dados: U=500 Kcal/h; cpóleo=0,55 Kcal/Kg°C; róleo=0,81 g/cm3, Vágua=91,44 cm/s, Mf= 2192 kgh.