Lista Psicrometria e Secagem 2021 2

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA E ENGENHARIAS CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA OPERAÇÕES UNITÁRIAS III Lista de Exercícios – Psicrometria & Secagem Exercício 1 – Um secador de ar quente é usado para reduzir o teor de umidade de 1500 kg/min de polpa de madeira úmida de 0,75 kg H2O/kg de polpa seca a 0,15% em massa de H2O. O ar é retirado da atmosfera a 28 °C, 760 mmHg e 50% de umidade relativa, enviados por um aquecedor de ar e, em seguida, alimentados para a secadora. O ar sai do secador a 80 ºC e 10 mm Hg (manométrica). Uma amostra do ar de saída é conduzida para uma câmara contendo um espelho e resfriado lentamente, mantendo a pressão manométrica em 10 mm Hg. Uma névoa é observada para se formar no espelho (embaçado) a uma temperatura de 40,0 ºC. Calcule a massa de água removida da polpa (kg/min) e a vazão volumétrica de fluxo do ar que entra no sistema (m3/min). R. ṁ = 642 kg H2O/min; = 1,538x104 m3/min Exercício 2 – Couro úmido contendo 61% de água entra em um secador de túnel contínuo e sai a uma vazão mássica de 485 lb/h, contendo 6,0% de água. O ar seco entra no secador a 140 ºF e 1 atm, e o ar de saída está a 130 ºF e 1 atm, com umidade relativa de 50%. Calcule a taxa na qual o couro molhado entra no secador e a vazão volumétrica do ar de entrada (ft3/h). R. ṁ = 642 kg H2O/min; = 1,538x104 m3/min Exercício 3 – Os sólidos úmidos passam por um secador contínuo. O ar quente e seco entra no secador a uma taxa de 400 kg/min e pega a água que evapora dos sólidos. O ar úmido sai do secador a 50 ºC contendo 2,44% em massa de vapor d’água e passa por um condensador no qual é resfriado a 10 ºC. A pressão é constante a 1 atm em todo o sistema. a) A que taxa (kg/min) a água está evaporando no secador? b) Use a carta psicrométrica para estimar a temperatura do bulbo úmido, umidade relativa, ponto de orvalho, e a entalpia específica do ar que sai do secador; c) Use a carta psicrométrica para estimar a umidade absoluta e a entalpia específica do ar saindo do condensador. d) Use os resultados das partes (b) e (c) para calcular a taxa de condensação da água (kg/min) e a taxa na qual o calor deve ser transferido do condensador (kW). R, a) ṁ = 10 kg H2O/min; b) w = 0,025 kg H2O/kg de ar seco; Tbs = 50 ºC; Tbu = 33 ºC; UR% = 32%; Tpo = 28,5 ºC; Ĥ = 115 kJ/kg Ar seco; c) w = 6,92 kg H2O/kg de ar seco; Ĥ = 29,5 kJ/kg Ar seco; d) m = 6,92 kg H2O condensada /min. Exercício 4 – Cavacos úmidos de madeira são secos em um secador rotativo contínuo que opera à pressão atmosférica. Os cavacos entram a 19 ºC com um teor de umidade (água) de 40% em peso e devem sair com um teor de umidade menor de 15%. O ar quente é alimentado no secador a uma taxa de 11,6 m3/kg de cavacos úmidos. Para monitorar o desempenho do secador, por amostragem de cavacos que saem e determinar diretamente os seus teores de umidade seria um procedimento complicado e quase impossível de automatizar. Em vez disso, termômetros de bulbo úmido (Twb) e seco são montados nas linhas de entrada e saída de ar, e é determinado o teor de umidade dos cavacos que saem por balanço de material. Depois que a unidade entra em operação, a temperatura do bulbo seco de entrada é encontrada em 100 C, e o bulbo úmido a temperatura é baixa o suficiente para que o teor de umidade do ar possa ser desprezado. O bulbo seco a temperatura do ar de saída é de 38 ° C, e a temperatura do bulbo úmido é de 29 °C. a) Use a carta psicrométrica para calcular a umidade absoluta (kg H2O/kg de ar seco) e específico entalpia (kJ/kg de ar seco) do fluxo de ar de saída. Em seguida, calcule a massa de água na saída ar por quilograma de cavacos úmidos alimentados, supondo que o ar seco tenha uma massa molecular de 29,0; b) Calcule o teor de umidade dos cavacos emergentes e determine se a especificação do projeto de menos de 15% H2O foi alcançado; c) Se a unidade estiver operando adiabaticamente e a capacidade calorífica dos cavacos secos for 2,10 kJ/(kg.ºC), qual é a temperatura de saída dos cavacos? (Ao estimar a entalpia específica do ar que entra, lembre-se que a temperatura de referência para o ar seco usada na construção da carta psicrométrica é 0 ºC.) R, a) m = 0,335 kg H2O; b) Sim, pois 9,8% < 15%; Tsaída = 89,3 ºC. Exercício 5 – Ar a 50 ºC com ponto de orvalho de 4 ºC entra em um secador de têxteis a uma vazão de 11,3 m3/min e deixa as folhas saturadas. O secador opera adiabaticamente. Use a carta psicrométrica para determinar a umidade absoluta e o volume úmido do ar que entra e, em seguida, use os resultados para determinar a vazão mássica de ar (kg/min) através do secador, a temperatura final do ar e a taxa (kg/min) na qual a água está evaporado no secador. R, a) wentrada = 0,0050 kg H2O/kg Ar seco; Tbu = 20,4 ºC; v = 0,908 m3/kg de ar seco; wsaída = 0,0151 kg H2O/kg de Ar seco b) m1 = 74 kg ar seco; V = 67 m3.