Questões Militares de Engenharia Química e Química Industrial - Fenômenos de Transporte: Mecânica dos Fluidos, Transferência de Calor e Transferência de Massa
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As indústrias de processos químicos utilizam em grande medida a transferência de energia na forma de calor. De
acordo com os cálculos de projeto para trocadores de calor e a figura da taxa de transferência de calor em função
das forças motrizes, associe corretamente as colunas.
( ) O coeficiente global varia, linearmente, com T ao longo do trocador.
( ) Aplica-se ao escoamento em contracorrente.
( ) Taxa de transferência de calor.
( ) Calor cedido pelo fluido quente, quando ele passa pelo trocador de calor.
A seqüência correta é
( ) Na operação, o fluido de trabalho de uma máquina térmica absorve calor de um reservatório quente, produz uma quantidade líquida de trabalho, descarta calor para um reservatório frio e retorna ao seu estado inicial.
( ) A eficiência térmica da máquina é definida como
( ) Uma máquina térmica operando de forma irreversível é chamada máquina de Carnot.
( ) Para dois reservatórios de calor dados, nenhuma máquina pode possuir uma eficiência térmica inferior à de uma máquina de Carnot.
Os trocadores de calor usados pelos engenheiros químicos não podem ser caracterizados por um único modelo e,
na realidade, a variedade deste equipamento é infinita. Quando a área da troca térmica é grande, o tipo de trocador
recomendado é o de casco e tubo representado pela figura abaixo.
Sobre o trocador de calor com quatro passes nos tubos e um passe no casco, analise as afirmativas.
I. A viscosidade dos fluidos é um fator importante na escolha do fluido que deve estar no lado do casco. No casco, mediante o uso de chicanas, é possível ter uma diminuição do atrito.
II. Uma desvantagem dos trocadores de passes múltiplos é a perda extra por atrito provocada pelas velocidades mais altas e as perdas na entrada e na saída dos distribuidores.
III. A modificação constante da velocidade do fluido do casco tende a turbilhonar a corrente, o que melhora a transferência de calor.
Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s)
A atividade dos vórtices na turbulência serve como um mecanismo para a transferência de momento. Além disso, uma vez que existem partículas grandes do fluido em movimento transversal, esta atividade turbulenta também serve como meio para a misturação física. Esta misturação física dos fluidos é importante na transferência de massa e calor. Consideremos uma fronteira numa parede que é capaz de fornecer calor ou massa a uma corrente de fluido. Se a concentração da propriedade transferível na parede for, significativamente, mais elevada que na corrente principal do fluido, haverá um gradiente nas vizinhanças da parede e ocorrerá transferência para o fluido. Depois de instalar-se o estado permanente, os gradientes de concentração nas diversas seções das correntes fluidas são os que aparecem na figura.
Transferência de calor e de massa no escoamento turbulento. Variação da concentração da propriedade transferida com a posição radial
Sobre a transferência de calor e massa no escoamento turbulento (figura) analise as afirmativas.
I. O gradiente na camada laminar é grande, com a maior parte da diferença de concentração entre a parede e o centro do fluido ocorrendo nesta delgada camada laminar. Nela ocorre transferência molecular, com uma taxa que depende do gradiente e da difusividade molecular.
II. O gradiente na região de amortecimento é, consideravelmente, maior que na camada laminar, com uma diferença de temperatura, ou de concentração, maior que na camada laminar.
III. O gradiente através do núcleo turbulento é muito pequeno em comparação com o da região de amortecimento. Parte da transferência ocorrerá em virtude do mecanismo de transporte molecular, mas a maior parte do transporte ocorrerá pela misturação física de massa.
Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s)
( ) Para o sistema absorção da amônia por água, a equação é 1/KY=1/KY; nesse caso a resistência da fase gasosa controla o processo de transferência de massa.
( ) O equipamento de separação utilizado para um sistema envolvendo um gás pouco solúvel na fase líquida são as torres spray.
( ) Utilizam-se as torres de borbulhamento quando as duas fases (líquido e gás) controlam o processo de transferência de massa ou quando se opera com elevadas taxas de vapor em relação às do líquido.
( ) Para o sistema absorção do dióxido de carbono por água, a equação é 1/KX=1/KX; nesse caso a resistência da fase líquida controla o processo de transferência de massa.
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