Questões de Engenharia Química

Em uma área industrial, um duto de seção reta retangular transporta uma corrente de gás a 250 ^oC através de um ambiente a 30 ^oC. Os valores do coeficiente de convecção associados ao escoamento da corrente de gás e ao movimento do ar no meio exterior são, respectivamente, 400 W∙m⁻²∙K⁻¹ e 20 W∙m⁻²∙K⁻¹. Visando a garantir a integridade física dos trabalhadores envolvidos na operação, é necessário instalar uma camada de isolamento térmico (condutividade térmica: 0,1 W∙m⁻¹∙K⁻¹), de forma que a temperatura da superfície exposta para o ambiente não ultrapasse 50 ^oC. Considerando-se a resistência térmica condutiva na parede do duto e a perda de calor por radiação desprezíveis, a espessura mínima dessa camada de isolamento é, aproximadamente,

• A.

  5 mm

• B.

  10 mm

• C.

  20 mm

• D.

  50 mm

• E.

  100 mm

O poder calorífico superior (PCS) de um combustível gasoso é definido como a quantidade de energia liberada, na forma de calor, na combustão completa de uma quantidade definida de gás, a pressão constante e com todos os produtos de combustão retornando à temperatura inicial dos reagentes, estando a água formada na combustão no estado líquido.

Considerando que a massa molar do CO₂ seja igual a 44,0 g/mol e que, à temperatura T e pressão p, a entalpia de vaporização da água líquida seja igual a –44,0 kJ/mol e, ainda, que o PCS do metano seja igual a 890 kJ/mol, julgue os próximos itens.

O poder calorífico inferior do metano, à temperatura T e pressão p, é inferior a 840 kJ/mol.

• C. Certo
• E. Errado

Ao se considerar o escoamento em regime turbulento de uma corrente gasosa através dos tubos de um trocador de calor, reconhece-se que

• A.

  um aumento do comprimento dos tubos implica um aumento do coeficiente de convecção.

• B.

  o aumento da velocidade de escoamento de um gás leva ao aumento do coeficiente de convecção.

• C.

  o valor correspondente do coeficiente de convecção será tanto maior quanto maior for a viscosidade da corrente.

• D.

  o valor do coeficiente de convecção permanece sempre constante durante a operação do equipamento, independente das flutuações operacionais.

• E.

  o valor do coeficiente de convecção deve ser determinado através de tabelas, de forma semelhante à determinação da condutividade térmica.

O poder calorífico superior (PCS) de um combustível gasoso é definido como a quantidade de energia liberada, na forma de calor, na combustão completa de uma quantidade definida de gás, a pressão constante e com todos os produtos de combustão retornando à temperatura inicial dos reagentes, estando a água formada na combustão no estado líquido.

Considerando que a massa molar do CO₂ seja igual a 44,0 g/mol e que, à temperatura T e pressão p, a entalpia de vaporização da água líquida seja igual a –44,0 kJ/mol e, ainda, que o PCS do metano seja igual a 890 kJ/mol, julgue os próximos itens.

Supondo-se que a água formada durante a combustão seja completamente condensada, é correto inferir que a massa de CO₂(g) gerada durante a queima completa de metano suficiente para a produção de 44.500 kJ de calor, à temperatura T e pressão p, será superior a 2,0 kg.

• C. Certo
• E. Errado

Uma corrente de água (capacidade térmica específica = 4,2 kJ∙kg⁻¹∙K⁻¹), com vazão mássica de 1 kg/s, deve ser aquecida de 50 ^oC a 150 ^oC, trocando calor com uma corrente de óleo (capacidade térmica específica = 2,1 kJ∙kg⁻¹∙K⁻¹), com vazão mássica de 2 kg/s a 200 ^oC em um trocador tubular contracorrente. Os valores dos coeficientes de convecção associados ao escoamento das correntes de água e de óleo são, ambos, iguais a 2,0 kW∙m⁻²∙K⁻¹. A resistência total de depósito é igual a 0,001 m²∙K∙W⁻¹, e os efeitos relativos à espessura da parede dos tubos podem ser desprezados. A área mínima de transferência de calor desse trocador deve ser igual a

• A.

  1,1 m²

• B.

  2,1 m²

• C.

  4,2 m²

• D.

  8,4 m²

• E.

  16,8 m²

O gráfico acima mostra duas curvas, 1 e 2, referentes à geração e à remoção de calor concernente a uma reação química hipotética, em função da temperatura. Com base nessas informações, julgue o seguinte item.

As curvas 1 e 2 representam, respectivamente, o calor gerado pela reação química hipotética e o calor removido dessa reação.

• C. Certo
• E. Errado

O coeficiente global de transferência de calor de um trocador, incluindo as resistências de depósito, é igual a 2,0 kW∙m⁻²∙K⁻¹, e o valor correspondente da resistência total de depósito é 0,0001 m²∙K∙W⁻¹. Na hipótese de haver condições de deposição muito mais severas, com a resistência total de depósito sendo multiplicada por 6 e mantidas as demais condições constantes, o novo valor do coeficiente global de transferência de calor será reduzido em

• A.

  10%

• B.

  25%

• C.

  50%

• D.

  75%

• E.

  100%

A letra F no gráfico corresponde ao regime caracterizado como fluidização turbulenta.

• C. Certo
• E. Errado

Em relação à transferência de calor entre uma corrente quente e uma corrente fria em um trocador de calor, analise as afirmativas a seguir.

I - Sempre haverá variação de temperatura nas correntes fria e quente, devido à transferência de calor.

II - A temperatura de saída da corrente fria pode ser superior à temperatura de entrada da corrente quente em um trocador de calor contracorrente, mas nunca em um trocador co-corrente.

III - Em um trocador de calor contracorrente, é possível que a diferença de temperatura entre a corrente quente e a corrente fria permaneça constante ao longo da área de transferência.

IV - Em um trocador sem mudança de fase, para que a temperatura de saída da corrente quente seja igual à temperatura de saída da corrente fria, um trocador co-corrente deve possuir área infinita.

V - O limite termodinâmico da taxa de transferência de calor corresponde ao produto da vazão mássica pela capacidade térmica específica da corrente fria, multiplicada pela diferença entre as temperaturas de entrada das correntes.

São corretas APENAS as afirmativas

• A.

  I e II.

• B.

  I e V.

• C.

  II e IV.

• D.

  III e IV.

• E.

  II, III e V.

O ponto v _mf corresponde ao regime de fluidização incipiente (letra A no gráfico).

• C. Certo
• E. Errado