Questões Militares de Engenharia Química e Química Industrial - Balanço de Massa e Energia

Considere uma operação de destilação flash, em regime transiente, para separação de dois componentes de uma mistura. No destilador, tem-se uma vazão mássica de alimentação (F) com uma fração mássica (z) para o componente mais volátil; uma saída no topo com vazão mássica (V) e fração mássica do elemento mais volátil (y); uma saída de liquido (L) com uma composição do elemento mais volátil (x); a massa de dentro do destilador é representada por (M).
No início da operação no destilador havia uma massa (Mi) inicial com uma respectiva fração mássica inicial do elemento mais volátil (xi).
O balanço parcial de conservação de massas para o componente mais volátil, em regime transiente, no destilador é expresso por: 

O caldo de cana é o líquido extraído da moagem da cana-de-açúcar. Ele é rico em sais orgânicos e contém nutrientes como carboidratos, proteínas e minerais, como fósforo, ferro, cálcio, zinco e potássio. O caldo de cana contém, em média, 18% de sacarose (C12H22O11) na sua composição; em base mássica apresenta densidade relativa (DR) igual a 1,08 (Considere D_REF = 1000 kg/m³).
A partir desses dados, é correto afirmar que a massa contida em 2000L de caldo, em kg, é

Sobre regime transiente, é correto afirmar que

O balanço de massa representa uma peça fundamental do projeto de equipamentos e torna-se complexo quando tratamos de processos constituídos por diversos equipamentos interligados. Tal complexidade aumenta em sistemas multifásicos, heterogêneos e com reações químicas.

Analise as assertivas abaixo.

I. Um sistema pode ser denominado fechado quando não existe fluxo de massa através de suas fronteiras; e aberto quando a massa flui através das fronteiras do mesmo.

II. A partir do balanço de massa, podem ser obtidas tantas equações, quantos forem os componentes do processo.

III. O tempo investido na coleta e compreensão de informações do problema previne o tempo gasto com correção ou reinício do mesmo.

IV. Na operação em regime estacionário, os valores das variáveis de processo variam com o tempo em alguma posição fixa do processo.

Está correto apenas o que se afirma em

Sobre o cálculo do balanço de massa integral (ou total) de qualquer processo, assinale a alternativa incorreta.

Sobre a figura cascata multiestágio com refluxo da fase L e aplicações do refluxo, informe se as afirmativas abaixo são verdadeiras (V) ou falsas (F) e, em seguida, assinale a alternativa que apresenta a seqüência correta.

( ) O refluxo apresentado na figura é raramente usado na destilação, pois requer a adição de uma corrente de vapor extra V_n+1. Usa-se o refluxo simples, ocasionalmente, quando se quer separar água de um componente mais volátil; então a corrente V_n+1 é constituída por vapor de água. 

( ) O número de estágios de equilíbrio necessários para uma dada separação pode ser calculado por Δ = L₀ + V_i= L_nV_n+1

( ) Um balanço total de massa em toda a cascata é F = V₀ + D + L_N + V_N+i.


( ) Na extração líquido-líquido, o refluxo do extrato (L₀) pode ser empregado para se ter maior recuperação do soluto no extrato. Neste caso, o solvente é removido de V_i, no separador de solvente (C), para produzir o líquido (L_c) com uma concentração baixa de solvente, parte do qual é o extrato produto (D) e outra parte é o extrato refluxo (L₀). 

Reatores em batelada operando adiabaticamente são frequentemente empregados para a determinação de ordens de reação, de energias de ativação e de velocidades específicas de reações exotérmicas. Essas determinações são feitas através do monitoramento das trajetórias temperatura-tempo para diferentes condições iniciais. A respeito da operação adiabática de um reator em batelada, analise as afirmativas.

I. Equação de projeto:

II. Balanço de energia quando o trabalho executado pelo misturador puder ser desprezado:

III. Para determinar o tempo necessário para obtenção de uma conversão específica:

Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s)

Um reator em batelada é usado para operação em pequena escala, para testar novos processos que não tenham sido desenvolvidos completamente, para a fabricação de produtos caros e para processos que sejam difíceis de converter em operações contínuas. A respeito de reatores em batelada, analise as afirmativas.

I. Um reator em batelada não tem entrada nem saída de reagentes ou produtos enquanto a reação está ocorrendo.

II. O balanço geral molar resultante para a espécie j é .

III. O reator em batelada tem a desvantagem de altas conversões que podem ser obtidas deixando o reagente no reator por longo período de tempo.

Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s)

Sobre o contato multiestágio em contracorrente, analise as afirmativas.

I. Balanço de massa total: L₀ - V_N+1 = ∑ = L_N - V₁.

II. Balanço de massa de um componente:  L₀x₀ + V_N+1Y_N+1 = ∑Z_∑ =   L_Nx_N + V₁y₁.

III. Balanço de energia: L₀h₀ + V_N+1H_N+1 = ∑h_∑ = L_Nh_N + V₁H₁

Além das técnicas de separação que se processam em contatos contínuos, existem outras que operam em estágios. A figura abaixo ilustra o contato entre as correntes leve e pesada no interior de uma coluna de estágios.

De acordo com a figura e operações em estágio, analise as afirmativas.

I. Balanço global: L_a + G_n+1 = L _n + G_a .

II. Balanço do componente A: x A_a L_a + y A_n+i G_n+1 = x A_n L_n+ y A_a G_a.

III. Como exemplo de equipamentos que operam por estágios, cita-se a torre de recheio.

Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s)

O fluxograma se refere a um processo de extração, onde 500 kg/h de um composto, contendo 0,5 kg de A/kg e 0,5 kg de B/kg, entra no primeiro estágio do processo. Antes do segundo estágio ser alimentado, adiciona se à linha de alimentação 45 kg/h de um composto, contendo 0,3 kg de A/kg e 0,7 kg de B/kg. Durante o processo, são retirados 40 kg/h, contendo 0,9 kg de A/kg e 0,1 kg de B/kg do primeiro estágio, e 80 kg/h, contendo 0,6 kg de A/kg e 0,4 kg de B/kg do segundo estágio. No processo de mistura não ocorre reação entre os componentes. A quantidade de massa na entrada do processo é igual à quantidade de massa na saída do processo. Com base no fluxograma acima, assinale a alternativa que corresponde, respectivamente, aos valores corretos para os cálculos das variáveis: m₂, m₃ , m_3A e x_2B

Sabe se que X é o fluxo de Xileno, é o fluxo de Benzeno, B é o fluxo de massa total na saída, e x_X e x_B são as frações molares de Xileno e Benzeno, respectivamente. Durante o processo de mistura não ocorre reação entre os componentes. A quantidade de massa na entrada do processo é igual à quantidade de massa na saída do processo. As quantidades de B , x_X e m não conhecidas no processo são, respectivamente, iguais a :

Uma empresa concentra 1.000 kg/h de um determinado produto de concentração inicial a 7,08% para uma concentração final de 58%. A quantidade por hora (kg/h) de concentrado ao final do processo e a quantidade por h (kg/h) de H₂O retirada do produto são, respectivamente, de:

Calcule o módulo da força de arrasto para o foguete brasileiro lançador de satélites VSL1, no final do primeiro estágio, quando o mesmo atinge uma velocidade aproximada de 1800 m/s. Considere que a densidade do ar, no nível de altura do foguete, é de aproximadamente ρ=0,1 kg/m³ , a área média transversal de contato ar/foguete é de A=0,2 m² e o coeficiente de arrasto Cd=0,5. Assinale a opção que contém o valor correto para o módulo força de arrasto para o VSL1, de acordo com os dados apresentados.