2 lista Balanço de massa

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1) Água entra em um tanque de 2,00 m3 com uma vazão de 6,00 kg/s e é esvaziado com uma vazão de 
3,00 kg/s. O tanque está inicialmente pela metade. 
(a) Este processo é contínuo, em batelada ou em semi-contínuo? É transiente ou estacionário? 
(b) Escreva um balanço de massa para este processo. Identifique os termos da equação geral 
do balanço que estão presentes na sua equação e estabeleça os motivos para a omissão de qualquer 
termo não presente. 
(c) Quanto tempo levará para o tanque transbordar? 
2) Uma mistura líquida de benzeno e tolueno contém 55,0% em massa de benzeno. Uma parte desta 
mistura é evaporada, gerando um vapor que contém 85,0% de benzeno e um líquido residual que 
contém 10,6% de benzeno. Suponha que o processo é operado de forma contínua e em estado 
estacionário, com uma vazão de alimentação de 100,0 kg/h da mistura. Sejam mv (kg/h) e ml (kg/h) as 
vazões mássicas das correntes de produto vapor e líquido, respectivamente. Desenhe e rotule um 
fluxograma do processo, e escreva e resolva os balanços de massa total e de benzeno para determinar 
os valores de mv e ml. 
3) Morangos contêm cerca de 15% em massa de açúcar e 85% de água. Para fazer geléia de morango, 
morangos amassados e açúcar são misturados em uma proporção mássica 45:55, e a mistura é 
aquecida para evaporar a água, até que o resíduo contenha um terço de água em massa. Desenhe e 
rotule um fluxograma deste processo. Faça uma análise dos graus de liberdade e calcule quantos 
quilogramas de morangos são necessários para fazer 1 Kg de geléia. 
4) Uma corrente contendo 25% de metanol em água é diluída por outra contendo 10% para formar um 
produto de 17% de metanol em água. Escolha uma base de cálculo conveniente, desenhe um 
diagrama de processo e calcule a razão (kg solução 17%/ kg solução 25%). 
5) Uma mistura líquida contendo 30,0% molar de benzeno (B), 25,0% de tolueno (T) e o resto de 
xileno (X) alimenta uma coluna de destilação. O produto de fundo contém 98,0% molar de X e 
nenhum B, e 96,0% do X na alimentação são recuperados nesta corrente. O produto de topo alimenta 
uma segunda coluna. O produto de topo da segunda coluna contém 97,0% do B contido na 
alimentação desta coluna. A composição desta corrente é 94,0% molar de B e o resto de T. 
(a) Desenhe e rotule um diagrama de fluxo para este processo e faça uma análise dos graus de 
liberdade para provar que, para uma base admitida de cálculo, as vazões molares e composições de 
todas as correntes de processo podem ser calculadas com a informação dada. 
(b) Calcule a percentagem do benzeno na alimentação do processo (quer dizer, a alimentação 
da primeira coluna) que sai no produto de topo da segunda coluna e a percentagem do tolueno na 
alimentação do processo que sai no produto de fundo da segunda coluna. 
6) Água de mar contendo 3,50% em massa de sal passa através de uma série de 10 evaporadores. 
Quantidades aproximadamente iguais de água são vaporizadas em cada uma destas 10 unidades e 
logo condensadas e combinadas para obter uma corrente de produto de água potável. A salmoura na 
saída de cada evaporador alimenta o seguinte, exceto a saída do último. A salmoura que sai do 
décimo evaporador contém 5,00% em massa de sal. 
(a) Desenhe um fluxograma do processo, mostrando o primeiro, quarto e décimo 
evaporadores. Rotule todas as correntes que entram e saem destes três evaporadores. 
 
 
BALANÇO DE MASSA 
 
Professora: Luila Abib Saidler Data: 
Aluno: 
DELL
Nota
4.1
DELL
Nota
4.3
DELL
Nota
4.9
DELL
Nota
4,29
DELL
Nota
4,30
(b) Determine o rendimento de água potável do processo (kg H2O recuperados/kg H2O na 
alimentação do processo). 
7) Na produção de óleo de soja, grãos de soja contendo 13,0% em massa de óleo e 87,0% de sólidos 
são moídos e vertidos em um tanque agitado (o extrator), junto com uma corrente reciclada de n-
hexano líquido. A razão de alimentação é de 3 kg de hexano/kg de grãos moídos. Os grãos moídos 
são suspensos no líquido, e praticamente todo o óleo nos grãos é extraído pelo hexano. O efluente do 
extrator passa para um filtro. A torta de filtro contém 75,0% em massa de sólidos e o resto é óleo e 
hexano, na mesma razão com que saem do extrator. A torta de filtro é descartada e o filtrado líquido é 
vertido em um evaporador, no qual o hexano é vaporizado e o óleo permanece como líquido. O óleo é 
armazenado em tambores e comercializado. O vapor de hexano é subseqüentemente esfriado e 
condensado, e o hexano líquido é reciclado para o extrator. 
 
 
Calcule o rendimento de óleo de soja (kg óleo/kg grãos fornecidos), a alimentação virgem de hexano 
requerida (kg C6H14/kg grãos fornecidos), e a razão do reciclo para a alimentação virgem (kg hexano 
reciclado/ kg alimentação virgem). 
 
8) O acetileno (C2H2) é hidrogenado para formar etano (C2H6). A alimentação do reator contém 1,50 
mol H2/mol C2H2. 
(a) Calcule a razão estequiométrica de reagente (moles H2 que reagem/mol C2H2 que reage). 
(b) Determine o reagente limitante e calcule a percentagem do reagente que está em excesso. 
9) A amônia é queimada para formar ácido nítrico na seguinte reação: 
 
(a) Calcule a razão estequiométrica kmol O2 que reage/kmol NO formado. 
(b) Se a amônia alimenta um reator contínuo com uma vazão de 100,0 kmol NH3/h, que vazão 
de alimentação de oxigênio (kmol/h) corresponderia a 40,0% de excesso de O2? 
(c) Se 50,0 kg de amônia e 100,0 kg de oxigênio alimentam um reator em batelada, determine 
o reagente limitante, a percentagem de excesso do outro reagente, a extensão da reação (mol) e a 
massa de NO produzido (kg), admitindo que a reação é completa. 
10) No processo de fabricação de cloro, HCl e O2 reagem para formar Cl2 e H2O. Alimenta-se o ar 
(79% molar N2, 21% O2) o suficiente para fornecer 35% de excesso de oxigênio, e a conversão de 
HCl é 85%. Calcule as frações molares dos componentes na corrente de produto usando 
(a) balanços de espécies atômicas. 
(b) extensão da reação. 
DELL
Nota
4,36
DELL
Nota
4,39
DELL
Nota
4,40
DELL
Nota
4,43
Gabarito 
1) contínuo e transiente; E = S + Ac; 333 s 
2) mv = 59,68 Kg/s ; ml = 40,32 Kg/s 
3) 0,486 Kg 
4) 2,1 
5) 97% de B e 89% de T 
6) 31% 
7) R = 0,113; C2H2 = 0,273; Reciclo = 9,99 
8) 2; H2 é o reagente limitante e 33,3% de excesso de C2H2 
9) 1,25; 175 kmols de O2; 17,6% de excesso de NH3 
10) YHCl=6,2%; YO2=5,2%; YCl2=17,7%; YH2O=17,7% YN2=53%