Questões de Concurso Sobre balanço de massa e energia em engenharia química e química industrial

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Q499587 Engenharia Química e Química Industrial
As operações de separação são as que mais envolvem cálculos de balanço de massa, também chamado de balanço material. Em alguns casos, além do balanço material, é necessário realizar balanço de energia. Todas as operações de separação ocorrem no interior de um equipamento, projetado para se conseguir o efeito desejado. Sobre tais operações e seus equipamentos, marque V para as afirmativas verdadeiras e F para as falsas.

( ) Na operação absorção gasosa, uma corrente gasosa é alimentada continuamente pela parte inferior de um equipamento absorvedor e escoa em contracorrente com um líquido solvente que é admitido pelo topo da torre.

( ) A extração líquido-líquido é usada quando se deseja remover de uma mistura de líquidos um ou mais componentes, denominado(s) soluto(s), através do contato direto com um líquido conhecido como solvente, que é miscível com a mistura original (a carga) e remove totalmente os componentes desejados da carga.

( ) A adsorção é usada quando se deseja remover de uma mistura de líquidos ou de gases um ou mais componentes através do contato direto com um líquido.

( ) O tipo mais simples de secador é o secador de bandeja que opera em batelada e é, normalmente, usado para operações em pequena escala.

A sequência está correta em
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Q499583 Engenharia Química e Química Industrial
A imagem apresenta um sistema aberto com acúmulo após 50 minutos.

Imagem associada para resolução da questão

De acordo com as informações anteriores, analise. 

I. O acúmulo representará a soma de todo o material que se acumulou no sistema durante esse intervalo de tempo. 

II. As condições das correntes em escoamento não variam no tempo.

  III. O balanço material para o processo é:  acúmulo de material dentro do  sistema =  total de material  alimentado no  sistema — total de material retirado do sistema.

  Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s)
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Q499578 Engenharia Química e Química Industrial

Um  tanque  rígido,  termicamente  isolado,  está  conectado  a  duas  tubulações,  ambas  equipadas  com  válvulas.  Uma  dessas tubulações é uma linha com vapor d’ água a 1000 kPa e 600 K. A outra é uma linha conectada a uma bomba de vácuo. As duas válvulas estão inicialmente fechadas. A válvula para a bomba de vácuo é então aberta lentamente, de  modo a evacuar o tanque por completo. Essa válvula é então fechada. A seguir, abre‐se lentamente a válvula da linha  de  vapor  permitindo  a  entrada  cuidadosa  de  vapor  para  o  tanque  evacuado,  até  que  a  pressão  deste  esteja  equalizada à pressão da linha de vapor. Imagem associada para resolução da questão


Para o processo descrito, marque V para as afirmativas verdadeiras e F para as falsas. 

(     ) O tanque é um sistema aberto estacionário. 
(     ) O balanço geral de energia pode ser representado pela equação UT2 - 0= - ( Hsai – Hentra). 
(     ) Há transferência de calor no processo. 
(     ) Inicialmente, não há massa no sistema, de modo que UT1 = 0. 

A sequência está correta em
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Q489988 Engenharia Química e Química Industrial
Acerca dos processos físicos que ocorrem por difusão de massa, julgue o item seguinte.

Em geral, a conservação de massa total requer que o somatório dos fluxos difusivos de todas as espécies seja maior que um.
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Q489950 Engenharia Química e Química Industrial
   imagem-024.jpg

Em um reator ideal, de processo contínuo, que opera em estado estacionário, a combustão de imagem-025.jpg ocorre com uma conversão de 90% do reagente limitante. Esse reator é alimentado com imagem-026.jpg e ar a taxas de 16 kg/h e 300 kg/h, respectivamente, conforme ilustrado no esquema apresentado.

Considerando que, nessa situação, a combustão do imagem-027.jpg seja completa e que a composição do ar que alimenta o reator seja de 24%, em massa, de imagem-028.jpg e, o restante, de imagem-029.jpg, julgue o item subsequente.

A porcentagem, em massa, de imagem-031.jpg na corrente de saída do reator é superior a 10%.
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Q477301 Engenharia Química e Química Industrial
Numa tubulação em aço carbono escoam 2.800m3/h de GNV (gás natural veicular), com massa específica igual a 0,740kg/m3. Qual opção abaixo indica a vazão mássica através da tubulação?
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Q477292 Engenharia Química e Química Industrial
Em uma tubulação escoa um fluido (massa específica de 0,73kg/Nm3 ) a uma velocidade de 12m/s, que é direcionado para um tanque com volume de 250m3 e leva 1 hora, 15 minutos e 30 segundos para enchê-lo totalmente. O diâmetro da tubulação e a vazão mássica são dados por
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Q457862 Engenharia Química e Química Industrial
                                        Imagem associada para resolução da questão

Considere uma reação que se processa em fase líquida em dada temperatura. Acima está representado o inverso da taxa de reação do reagente A em função de sua conversão. Se 30 mol/s do reagente A são alimentados a uma concentração de 3 mol/L, em um CSTR, desejando-se atingir uma concentração de 0,9 mol/L de reagente na saída, o volume do reator, em litros, será aproximadamente de
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Q457838 Engenharia Química e Química Industrial
A vazão de 100 kmol/h de uma mistura contendo 10 mol%, 20 mol%, 30 mol% e 40 mol% de propano (P), butano (B), isopentano (I) e hexano (H), respectivamente, alimenta um tambor de flash, que opera a 366,5 K e a 6,8 atm. Se 1,8 kmol/h de hexano são recolhidos na corrente de vapor e as constantes de equilíbrio são KP = 4,2, KB = 1,75, KI = 0,74 e KH = 0,34, a razão entre as vazões de vapor e de líquido formados (V/L) é, aproximadamente,
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Q457824 Engenharia Química e Química Industrial
Dois tanques cilíndricos distintos, equipados com aquecedor elétrico, operando em paralelo, aquecem separadamente um mesmo tipo de líquido com densidade ρ e calor específico Cp . Cada tanque apresenta apenas uma corrente de entrada e uma de saída, é bem agitado e não perde calor para o ambiente. As condições de operação contínua, no regime permanente, de cada tanque são apresentadas a seguir.

TANQUE 1: as vazões mássicas de entrada e de saída são iguais a W; o volume no tanque é V; e a temperatura da corrente de saída é ΔT superior à da corrente de entrada.

TANQUE 2: as vazões mássicas de entrada e de saída são iguais a W/2; o volume no tanque é 4V; e a temperatura da corrente de saída é 2ΔT superior à da corrente de entrada.

Para a manutenção dessas condições, as taxas de calor Q1 e Q2 cedidas pelos respectivos aquecedores elétricos dos tanques 1 e 2 são tais que
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Q457821 Engenharia Química e Química Industrial
                                        Imagem associada para resolução da questão

Um dos efluentes do processo de hidrotratamento de gás combustível é água contendo H2 S e NH3 , denominada água ácida. De forma a possibilitar a remoção de H2 S e NH3 , duas colunas de destilação são empregadas, conforme apresentado na Figura acima. As condições da entrada e recuperações dos compostos nas colunas estão apresentadas nessa Figura (as recuperações de água no topo das colunas são admitidas iguais a zero). A fração molar de H2 S que sai junto à água na corrente 4 é, aproximadamente, igual a
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Q457818 Engenharia Química e Química Industrial
Em uma refinaria, uma torre de resfriamento opera com a corrente de saída de ar a 41  °C com umidade relativa de 80%, sendo a vazão total da corrente igual a 2.000 kmol . h-1 .

Se a vazão de vapor de água que entra com a corrente de ar na torre é 58 kmol . h-1 , a taxa de água evaporada na torre, em kmol .h-1 , é, aproximadamente, de

Dado Pressão de vapor de água a 41°C ≈ 0,08 atm
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Q457815 Engenharia Química e Química Industrial
Uma solução líquida de n-butano e n-pentano é adicionada a ácido acético, resultando em uma mistura líquida com massa específica igual a 800 kg . m-3 .

Admitindo comportamento ideal do sistema, a fração mássica de ácido acético na mistura é, aproximadamente, de

Dados
massa específica do ácido acético ≈ 1000 kg . m-3
massa específica da mistura n-butano + n-pentano ≈ 600 kg . m-3
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Q432098 Engenharia Química e Química Industrial
imagem-023.jpg

Para efetuar a concentração de melaço de cana, para fins de fermentação alcoólica, efetua-se um processo de eliminação de água por evaporação, como ilustrado na figura. O processo é alimentado com 20.000 kg/h de uma solução com 15% de açúcares e, no primeiro estágio, utilizam-se 2.000 kg/h de vapor, sendo a razão entre os vapores recuperados de 2:2:1.

Se a solução na saída contém 40% de açúcares, então o total de vapor recuperado e o volume de solução final, ambos em kg/h, são, respectivamente,
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Q432093 Engenharia Química e Química Industrial
imagem-020.jpg

No processo de destilação descrito na figura, a alimentação tem uma mistura de 390 kg/h de benzeno e 460 kg/h de tolueno. O destilado tem composição de 10% (molar) de tolueno e, na base, a composição de saída é de 80% (molar) em tolueno. Além disso, a razão de refluxo (refluxo/destilado) é 3.

O refluxo na coluna, em kmol/h, e a composição dessa corrente, em %(molar), são, respectivamente,
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Q333994 Engenharia Química e Química Industrial
Julgue os itens a seguir, no que concerne aos balanços de massa e energia, que são fundamentais na definição global de um processo químico-industrial.
No balanço de energia em um processo exotérmico, o termo de geração associado ao calor gerado em processos reativos terá uma contribuição negativa para o processo.
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Q258116 Engenharia Química e Química Industrial
Gás natural, cuja composição molar é 90% de metano, 7% de etano e 3% de propano, escoa no interior de uma tubulação de 0,05 m 2 de área de seção transversal, com velocidade uniforme igual a 0,28 m/s, na temperatura de 25 °C e pressão de 200 kPa.
Qual é a vazão mássica do gás natural nesse escoamento, expressa em kg/s, considerando comportamento ideal do gás. Dado constante universal dos gases R= 8,31 j/(mol-k)
Alternativas
Q188322 Engenharia Química e Química Industrial
Um mistura gasosa contendo Imagem 011.jpg em proporções
estequiométricas e Imagem 012.jpg na razão de 0,4 mol para 100 mol
de Imagem 013.jpg é carga fresca de um processo catalítico
para a produção de metanol, de acordo com a equação:
Imagem 014.jpg.
O efluente do reator passa por um processo de separação,
no qual todo o metanol e a água produzidos são separados
por condensação. Os gases contendo os reagentes não
reagidos e o Imagem 015.jpg são reciclados para o reator, misturando-
-se com a carga fresca (F), dando origem à carga
combinada (CC). Para evitar acúmulo de Imagem 016.jpg no reator,
parte da corrente gasosa é purgada, conforme o esquema
abaixo. A conversão global dos reagentes é de 96%. A
vazão molar de Imagem 017.jpg na carga fresca é de 5 mol/s.

Imagem 010.jpg

Considerando-se que a razão molar de reciclo (R/F), expressa apenas em termos de Imagem 019.jpg , é de 0,6, analise as afirmativas abaixo:

I - A conversão de Imagem 020.jpg por passagem no reator é de 60%.

II - A vazão molar de Imagem 021.jpg na carga combinada é 24 mol/s.

III - A razão molar de Imagem 022.jpg na corrente de carga combinada (CC) é de 0,10.

Está correto o que se afirma em
Alternativas
Q188321 Engenharia Química e Química Industrial
Um mistura gasosa contendo Imagem 011.jpg em proporções
estequiométricas e Imagem 012.jpg na razão de 0,4 mol para 100 mol
de Imagem 013.jpg é carga fresca de um processo catalítico
para a produção de metanol, de acordo com a equação:
Imagem 014.jpg.
O efluente do reator passa por um processo de separação,
no qual todo o metanol e a água produzidos são separados
por condensação. Os gases contendo os reagentes não
reagidos e o Imagem 015.jpg são reciclados para o reator, misturando-
-se com a carga fresca (F), dando origem à carga
combinada (CC). Para evitar acúmulo de Imagem 016.jpg no reator,
parte da corrente gasosa é purgada, conforme o esquema
abaixo. A conversão global dos reagentes é de 96%. A
vazão molar de Imagem 017.jpg na carga fresca é de 5 mol/s.

Imagem 010.jpg

Com base nos dados acima, analise as afirmativas a seguir.

I - A vazão molar de metanol produzido é de 4,8 mol/s.

II - A fração molar de metanol na corrente de produto D é de 0,50.

III - A razão molar Imagem 018.jpg na corrente de purga P é de 0,10.

Está correto o que se afirma em
Alternativas
Q188317 Engenharia Química e Química Industrial
Uma coluna de absorção foi dimensionada para absorver 90% de uma substância de massa molar igual a 50 kg/kmol, presente em uma corrente de ar, usando água pura como solvente. O teor dessa substância no ar é de 40% em base molar e, na solução aquosa formada, é de 25% em massa. Considerando-se que sejam desprezíveis a solubilidade do ar na água e a evaporação da água, a razão molar entre a água usada como solvente e a corrente de ar a ser tratada é

Dados: Massas molares: H = 1 kg/kmol; O = 16 kg/kmol; ar = 29 kg/kmol
Alternativas
Respostas
101: B
102: D
103: C
104: E
105: C
106: B
107: D
108: B
109: B
110: B
111: B
112: B
113: E
114: D
115: C
116: E
117: A
118: A
119: E
120: B