Questões de Concurso Sobre fenômenos de transporte: mecânica dos fluidos, transferência de calor e transferência de massa em engenharia química e química industrial

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Q2329338 Engenharia Química e Química Industrial
Uma placa plana vertical, de espessura L, deve separar dois ambientes. A face esquerda dessa placa está exposta a um ambiente evacuado. A temperatura dessa face é TQ. A face direita da placa está exposta a um ambiente convecção que está à temperatura Tinf e com coeficiente de troca de calor por convecção igual a h. O número de Biot é definido por h L / k, onde k é a condutividade térmica do material da placa. O regime é permanente, e as propriedades não variam com a temperatura.
Com essas informações, constata-se o seguinte:
Alternativas
Q2329337 Engenharia Química e Química Industrial
A respeito do fenômeno da cavitação, considere as seguintes afirmações:

I - A cavitação ocorre sempre que o número de Reynolds exceder 200000.
II - A cavitação pode ocorrer no escoamento de líquidos em situações nas quais a pressão local é inferior à pressão de vapor do líquido.
III - As bolhas formadas na cavitação aumentam a resistência local à corrosão.
IV - As bolhas formadas na cavitação colapsam quando atingem regiões nas quais a pressão local é superior à pressão do vapor.

São corretas APENAS as afirmações 
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Q2329336 Engenharia Química e Química Industrial
A diferença de cotas entre dois tanques de um determinado tratamento químico é de 5 metros. Os tanques são abertos para a atmosfera. O comprimento da tubulação que os liga é de 18 metros. Os primeiros 8 metros dessa tubulação têm diâmetro interno de 100 mm, e os restantes 10 metros têm diâmetro de 50 mm. Despreze as perdas menores e considere que o coeficiente de fricção (Moody) vale f = 0,02 (constante nos dois trechos). Considere g = 10 m/s2 . O fluido de trabalho é água, e o regime é permanente.
Nessa situação, a vazão, em m3 /s, vale
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Q2329335 Engenharia Química e Química Industrial
A velocidade do som para um gás ideal é dada pela expressão c = (kRT)0,5, onde k é a razão entre os calores específicos a pressão constante e a volume constante e R é a constante do gás. T indica a temperatura em K. Os efeitos de compressibilidade são indicados como relevantes a partir de um número de Mach, M, = 0,3 (razão entre a velocidade do escoamento e a velocidade do som no meio em questão).
Se a velocidade para M = 0,3 de um determinado gás (R = 300 J/kg.K) for igual a 106,5 m/s, a 27 ºC, a velocidade, em m/s, para a temperatura de 927 ºC será
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Q2329334 Engenharia Química e Química Industrial

Um trocador de calor opera nas condições abaixo:


Corrente quente: 


cp = 4,5 kJ/kg.K

m ponto = 1,5 kg/s

t entrada = 200 ºC

t saída = 100 ºC



Corrente fria:


cp = 4,0 kJ/kg.K

Mponto = 2,5 kg/s

Tentrada = 15ºC

Tsaída = não informada


Qual é o valor da efetividade nas condições indicadas?

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Q2329333 Engenharia Química e Química Industrial
Um trocador de calor deve ser usado para aquecer água, que está inicialmente a 35 ºC. A temperatura de saída dessa corrente, de capacidade térmica = 3,6 kJ/K.s, deve ser calculada. O óleo, que será utilizado como fluido de aquecimento, entra a 180 ºC, e sai a 75 ºC, e sua capacidade térmica é 3,6 kJ/K.s
A temperatura desejada, em ºC, vale
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Q2329331 Engenharia Química e Química Industrial
Em um trecho horizontal de uma tubulação, o fator de fricção, f, é medido, e o valor de 64/Re é obtido.
Esse valor para o coeficiente de fricção só é possível na seguinte circunstância:
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Q2329330 Engenharia Química e Química Industrial
Um calorímetro de combustão acoplado à análise cromatográfica permite estimar a composição de saída dos gases. No calorímetro ocorre combustão total formando H2 O e CO2 segundo a estequiometria.


Cx Hy + y (x + y/4)  O2 → x CO2 + y/2 H2 O

Admita a composição molar do combustível Cx Hy em que a razão y/x = 2

Se for empregado O2 com 100% de excesso, então, a razão molar N2 /CO2 esperada na análise do gás de exaustão é, aproximadamente, de 


Dado N2 /O2 no ar ≈ 3,7 

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Q2329329 Engenharia Química e Química Industrial
No transporte de uma mistura de hidrocarbonetos via gasodutos (que se encontra à temperatura ambiente e pressão de 28 atm), uma alíquota de líquido acumulado em determinado ponto da tubulação é analisada, obtendo-se o resultado abaixo. 


Imagem associada para resolução da questão


Considerando-se os resultados da análise, em base mássica, em relação ao gás que atravessa o gasoduto, conclui-se que
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Q2329328 Engenharia Química e Química Industrial

Associe as características de sistemas fluidos aos processos.


CARACTERÍSTICA 


I – redução da concentração molar das espécies

II – aumento da concentração mássica das espécies

III – constância aproximada da fração volumétrica das espécies

IV – aproximação da composição da espécie não volátil na fase gás pela sua pressão de vapor



PROCESSO



P – compressão de gás

Q – bombeamento de um líquido

R – transporte de um combustível por caminhões

S – escoamento de um gás ao longo de um tubo isotérmico

T – armazenamento de um combustível em reservatórios de teto fixo com controle de pressão


As associações corretas são: 


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Q2329324 Engenharia Química e Química Industrial
Considere um sistema de torres de resfriamento que operam em regime permanente, conforme ilustrado na Figura abaixo. 


Imagem associada para resolução da questão



Sabe-se que 6.660 kmol/h de água líquida são alimentados no sistema de torres, e o make up para reposição é cerca de 500 kmol/h. Admita que a água é suficientemente pura, de forma que a purga não é necessária (de fato, não está representada na Figura).
Qual será a vazão aproximada de ar seco, em kmol/h, para 80% de umidade relativa atingida no ar úmido?

Dado para a saturação total, a pressão de vapor de água é igual a 0,05 atm 
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Q2329321 Engenharia Química e Química Industrial
Um poço de gás associado (óleo + gás) produz aproximadamente:

• 700 m3 /dia de óleo (medidos na condição de 300 K) • 12.000 m3 /dia de gás natural (medidos na condição de 300 K, 1 atm)

Considerando-se uma condição de escoamento de 360 K e 15 atm e densidade do líquido constante, a vazão volumétrica total (gás + líquido), em m3 /dia, é, aproximadamente,
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Q2329320 Engenharia Química e Química Industrial
No sistema de água de resfriamento, cerca 100 t/h de água circulam para os trocadores de calor, conforme a Figura abaixo. A concentração de contaminante, predominantemente dureza da água, na corrente de alimentação de água fresca (make up) obriga a existência de uma purga (blow down), para que não se acumulem impurezas no sistema.  



Imagem associada para resolução da questão



Sabe-se que a dureza da corrente de purga (blow down) é cinco vezes a dureza da corrente de make up (entrada de água fresca) e que 8% da água que entra na torre é evaporada.
Sabe-se também que a dureza da água é da ordem de partes por milhão, e tais impurezas não saem na corrente de água evaporada.
A vazão de make up, em t/h, é, aproximadamente,
Alternativas
Q2329318 Engenharia Química e Química Industrial

Considere o fracionamento de um composto representado na Figura abaixo, operando em regime permanente. 



Imagem associada para resolução da questão



Todas as correntes 1, 2 e 3 são líquidas, com capacidades caloríficas de aproximadamente 5 kJ/(kgºC). Admita as seguintes informações sobre as diferenças de temperatura entre as correntes 2 e 1, as correntes 3 e 1 e a taxa de calor trocado no trocador Tr1 por vazão mássica da corrente 1Imagem associada para resolução da questão :



Imagem associada para resolução da questão



Nessas condições, a razão Imagem associada para resolução da questão em kJ/kg, é, aproximadamente,

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Q2329312 Engenharia Química e Química Industrial
Em uma indústria química, produz-se um gás de exaustão contendo dióxido de enxofre. Desejando removê-lo antes de liberar o gás na atmosfera, o engenheiro chefe decide usar um sistema de absorção.
Diante desse cenário, verifica-se que, no processo de
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Q2329307 Engenharia Química e Química Industrial
Uma indústria química produz um produto que requer a separação de um componente solúvel, componente I, em uma corrente líquida utilizando um solvente, componente II.
O fator que influencia diretamente a eficiência da extração líquido-líquido é a
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Q2329303 Engenharia Química e Química Industrial
Em uma planta industrial está sendo projetado um sistema de trocadores de calor para resfriar um fluido quente a 180°C antes de descarregá-lo no ambiente. O engenheiro responsável tem a opção de escolher entre dois tipos de trocadores de calor: um trocador de calor de casco e tubos e um trocador de calor de placas.
Sobre os limites termodinâmicos desses dois tipos de trocadores de calor, constata-se que o trocador de calor de
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Q2329300 Engenharia Química e Química Industrial
Uma usina de energia térmica utiliza um ciclo de Rankine para converter calor em eletricidade. A água é aquecida à alta temperatura e à alta pressão em uma caldeira, como resultado a água vaporiza e aciona uma turbina que gera eletricidade. O vapor é, então, condensado e recirculado para a caldeira.
Admitindo-se o uso do ciclo de Rankine para converter calor em eletricidade, constata-se que a(o)
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Q2319511 Engenharia Química e Química Industrial
Uma estação de tratamento de água foi projetada com a tubulação de 50 mm de diâmetro e velocidade de escoamento igual a 5 m∙s-1 . Determine a vazão da tubulação projetada. 
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Q2291699 Engenharia Química e Química Industrial

No que concerne à mecânica dos fluídos, julgue o item.


Para fluídos newtonianos, a relação entre a tensão de cisalhamento e a taxa de deformação é do tipo não linear.


Alternativas
Respostas
41: B
42: D
43: B
44: B
45: D
46: E
47: C
48: C
49: C
50: A
51: C
52: B
53: D
54: D
55: A
56: C
57: D
58: B
59: E
60: E