Prova de Operações Unitárias 1 - Resolução

1) Águer - 80% (500μm) -> 600μm = 500.10^-4cm\n - 80% (38μm) -> 38μm = 38.10^-4cm\n - Motor P = 5 HP\n - Modificação: 80% (125μm) -> 125μm = 125.10^-4cm\n - Moto P?: 150% carga\n\n - Entrando se que: 1ª margem = a taxa de margem 1° 100% = 4.1 mm\n 2ª margem = a taxa de margem 2° 150% = 6.5 mm\n Pagando ma taxa de liminar\n\n - Considerando a equação (Modelo de Bond)\n W = 0.134, C.wi: (\\frac{1}{D2} - \\frac{1}{D1}) -> W = 0.1341 C.wi: (\\frac{1}{D2})\n\n - Processo 1: - W = 0.134, Wi:\n\nC1 = 1 im\n\n 5\n = 0.154u: (\\frac{1}{\\sqrt{88.10^-4}} - \\frac{1}{\\sqrt{500.10^-4}})\n\n P = 0.829 Wi\n\n- Processo 2: - W = 0.134, Wi:\n\nC2 = 1.5 im\n\n P = 0.134, Wi: (\\frac{1}{\\sqrt{125.10^-4}} - \\frac{1}{\\sqrt{500.10^-4}}) -> P = 0.529 Wi - Dividido o processo em tudo 1: (margem) I T 5 = 0.829Wi, IV P = 0.593 ui,\n\nP = 0.593 Wi:\n\n C1 = 1 im\n\n P = 0.593 Wi:\n P = 5\n\n - P = 0.786 Wi P}{\\frac{1}{1.5}} * \\frac{1}{5} = 0.9829\n => P = 0.986 \\times 5\\times P = 5 HP\n\n - A potência do motor não é suficiente para ter um aumento de 50% na taxa de margem, mesmo aumentando o diâmetro da prensa passar 25μm e necessitando um equipamento que atendas as especificações, e vejo, uma menor potência.\n\n - Dados:\n P=5 HP\n C1 = 1 im\n 500.10^-4\n 88.10^-6\n P = 5 HP\n C2 = 1.5 im\n\n - Resolvido Wi:\n Wi = 6.031 C1; Wi = 6.347 C2 \n 6.031 = 6.347 => C2 = 8.347 C1\n C2 = 1.384 C1\n C2 = 0.9823 C1\n\n - O aumento da carga é de 38,4% utilizando um motor com potência de 5 HP iii Para poder duplicar a produção será necessário a compra de mais equipamentos e com maior potência, pois o que a indústria possui só consegue suportar um aumento de 38,4%. 2. Gráfico de simples efeito (contínuo)\nF = 10.800 Kg/h de líquido\nxF = 25° Brix\nxL = 40° Brix\nP2 = 42,32 kPa = 9,4236 atm\nP0 = 101,32 kPa = 1 atm\nU = 1500 W/m²·C\n\n- Balanco de massa global:\nF = L + V\n10.800 = L + V\n\n- Balanço por componentes não- voláteis:\nF•xF = L•xL + V•xV\n(10.800)(0,25) = L•0,40\nL = 10.800 • 0,25\nL = 2.700 Kg/h\n\n- Pode-se determinar a quantidade de vapor:\nV = F - L\nV = 10.800 - 2.700\nV = 8.100 Kg/h\n\n- Com uma tabela, encontram-se os parâmetros de vapor injetado:\n{hS = 2667,0 kJ/kg\n hS = 419,06 kJ/kg}\n- Para encontrar a temperatura do sistema (T7):\nConsidera-se que o eixo de uma estufa siliciada e a temperatura de estabilização fixa práxima da água, admite-se intercalar os dados da tabela de estufação da água, considerando P2 = 48,32 kPa, relaciona-se a interpolação:\n\nT (°C) P (kPa)\n45 3,583\nX 42,320\n50 12,349\n\n[45-x] (9533- 12,343) = (45-50) (9533- 12.300)\n(45-x)(-2,956) = + (5)(-2,987)\n(45-x)(-2,956) = + 13,635 -> 45-x = 1,36835\n45 - x = 4,947\n[x = 49,95°C]\n\nVerifica-se que T7 = 49,95°C\n\n- Para determinar a quantidade de vapor saturado, o calor trocado é dado por:\nq = 5.1 (45-x)(9533-12,343) = (45-50)(9533-12.300)\n(45-x)(-2,956) = + (5)(-2,987)\n(45-x)(-2,956) = + 13,635 -> 45-x = 1,36835\n45 - x = 4,947\n[x = 49,95°C]\n\nVerifica-se que T7 = 49,95°C\n\n- Para determinar a quantidade de vapor saturado, o calor trocado é dado por:\nq = 5.1\n\n- O calor trocado para realizar a evaporação é dado por:\nq = 5.1\n\n- Com tendo sido confirmado que a temperatura é dada por:\nT7= 49.95 + 2\n\n- O calor trocado para realizar a evaporação é dado por:\nq = 5.1\n\nDiante considera-se as variações que existem relacionadas no ponto de estabilidade dos pontos gráficos EPE, verificando a concentração fiin do fluxo de 40° Brix, ao analisar os dados verificou-se que: EPE ≈ 20°C\n\nAssim a temperatura do sistema (T7) tem que ser corrigida:\nT7 = 49,95 + 2 = 54,95°C\n\nVerificação que P7 = 54,95°C\n\n- Para calcular H7, que é o loft supressão por de troca de dados foram os valores da tabela de vapor superpressão, utilizando P2 = 48,32 kPa do sistema: P (kPa) H (kJ/kg)\n10 2687,5 10-92,32\n42,32 x 40-50\n50 8628,5\n\n(10-42,32)(2687,5-2682,5) = (10-50)(2687,5-x)\n(-2,32)(-1) = -40(2687,5-x)\n\n2689,5-x = -11,6\n -40 = x = 2687,5-0,93\n\nVerifica-se que:\nHv = 86,89 kJ/kg - Retornando: Para calcular a quantidade de vapor saturado (injetado), calcula-se o balanço de energia, pois todos os demais parâmetros são conhecidos:\n- Balanço global de energia:\nF•Af + S•Af = L•Af + V•Hv\n\nSubstituindo S:\nS = L•L + V•Hv - F•Af\n\n6810·940 + 1590·2687,21 - 10800,90/tota = 2256,94\n\nS = 5418,53 MJ/kg\n- O calor trocado para realizar a evaporação é dado por:\nq = 5.1\n\n- Para determinar a área térmica da evaporador:\nq = U·A·(T7-T1) = U·A·(T7-T1)\nPara o dado em W\nA = q / U·(T7-T1)\n= 3.837,63·1000\n1500·(100-54,95)\n\nA = 48,14 m²\n\nA área de troca térmica necessária para o evaporador é 49,14 m² 3) Dados:\n\nPapel de sedimentação\nD = 955 m\nQa-Ca = 30 m3/h\nC0 = 60 kg/L\nCo = 20 °C\nE sâmara = 170g/L\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\nGravidade: Z(m) = 0,3900 . e-2,7041 . x(A)\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\nComo: C0 = 60g.x 1kg 1 - 1 - 0,3 - - - - - - - - - - \n\ni \n\nC0 = 60kg/m3\n \n\nCE = 4g . \nL\n\n=\n\n= 140 kg/m3\n\n\n\n\n \n\n\t)\n\nAtravés do diâmetro do tanque da empresa, é possível calcular a área do decantador: \n\nA = 𝜋D^2/4 ⇒ A = 𝜋(6,55)^2/4 ⇒ A = 33,90 m²\n\n\n\nCom base nos gráficos elaborados nos esquemas, permitiu-se calcular a área necessária para decantar a quantidade total... \n\nPara o cálculo da concentração fundamenta-se que Zi = 9,4m e Zo = 0,05m fornecidos pelo gráfico. (C0 = 60 kg/m3).\n\nC = Co.Zo\n\nZi\n\n= 60,025\n\n0,4\n\n\n\nC = 4,5 kg/m3\n\n\n\n\ni \n\n\n\n\n\n\n\na\n\n- \n\n- \n\n- \n\n\nO necessário determinar a velocidade de decantação do meio: \nv = Zi - Z = 0,4 - 0,05 ∧ 8 - 0 ⇒ v = 0,43575 m/h\n\n\n\n\nDeterminase a área necessária para a sedimentação:\n\nS = PA.CA/v \n \nS= 30 \nC \n- 1/CE \n \nS= 8,41m²\n\n\nConsiderando o coeficiente de segurança: \nS = 34,48 m² Em base aos cálculos realizados, o tanque consegue suprir a demanda e a vazão de alimentação atual, pois a área necessária para decantar é menor que a área do decantador da empresa, sendo suficiente para realizar o processo.\n\nEm base nos resultados, é necessário aumentar a razão de desintoxicações, pois, principalmente a área necessária, é aproximadamente a metade da área do tanque atual, com isso, pode-se duplicar a capacidade do processamento alterando apenas a razão de alimentação, com a necessidade de investir em um novo decantador. 4) Dados: (água)\n\nDi = 7000 μm => Di = 7000.10^-4 = 0,70 cm\nDF = 88 μm => DF = 68.10^-4 cm = 0,0088 cm\n\nCom base nas informações sobre os equipamentos, considera-se: \nEquipamento 1: Manão grossa (min 9,5 cm) -> Modelo de Kick. \nEquipamento 2: Manão intermediária (min 9 cm) -> Modelo de Bond. \nEquipamento 3: Manão fina (min 0,001 cm) -> Modelo de Rittinger.\n\nVerifica-se que apenas o equipamento 5 consegue obter o documento final do processo. \nEntende-se que enquanto da pressão pelo equipamento 3, o projeto deverá passar pelos equipamentos 2 e 5, de acordo com as informações a seguir.\n\nCom base nas tabelas gráficas consegue-se transmitir as informações da tabela e seguir, e fornecer precisão foi que o equipamento 2 e 3 apresentaram um comportamento e gasto energético semelhante. A tabela apresenta as combinações de equipamentos, 1,3 e 5, como um sistema energético.\n\nCaso 1: Equipamento\n\nAlimentação (cm) \n0,9 \n\nEquipamento \n0,1\n0,1\n\ne\n\nEnergia (HP) \n2 (Bond)\n\nCaso 1: P e = α + α1 = 40 = 406 HP (Energia total)\n\nCaso 2: \n\nEquipamento \nAlimentação (cm) \n\n0,7 \n\n0,5 \n\nSaída (cm)\n0,5\n\nEnergia (HP) \n0.3 (Kick)\n\nCaso 2: \n0,5\n0,0088\n\nCaso 2: 0,9 + 0,4 + 2 = 114,3 HP (Energia total) - Exo 3: \n Refrigerante \n\n Aluminagem (cm) \n 0,7 \n\n serra (cm) \n 9,008 \n\n Energia (HP) \n ≈ 112 \n (refrigerar) \n \n . Caso 3: \n P ≈ 114 HP (Energia total) \n\n - Comparando as combinações e o cálculo energético de cada um dos equipamentos, verifica-se que o caso 1 é o mais recomendado quanto a custo-benefício, considerando também o investimento a ser realizado em refrigerante, comparando com os demais casos. \n - Verificou-se que caso 3 não foi o ideal pois o diâmetro do duto de alimentação do equipamento (0,95m) é menor que o diâmetro desejado (0,7m) e isso impossibilitou de usar. Por questões energéticas, citando como exemplo, o caso 1 é um melhor para o pelo 1 apresentando uma economia de 6 HP de energia. Assim, o caso 1 se apresenta como a melhor opção para processo de máquina.