Questões de Engenharia Química do ano 2011
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Em um forno tubular de uma refinaria, uma corrente de petróleo é aquecida por meio da queima de óleo combustível. Nesse forno, os tubos por onde escoa a corrente de petróleo são mantidos em contato com os gases oriundos da combustão a uma temperatura da ordem de 800 ºC. Analisando-se o circuito térmico entre os gases de combustão e a corrente de petróleo, identifica-se a seguinte sequência de mecanismos de transferência de calor:
- A.
- B.
- C.
- D.
- E.
Aletas foram instaladas em uma superfície mantida a 50 ºC, visando a aumentar a taxa de transferência de calor. Ao se analisar uma das aletas isoladamente, verifica-se que o(s) principal(ais) mecanismo(s) de transferência de calor envolvido(s) é(são)
- A.
apenas convecção.
- B.
apenas condução.
- C.
condução e radiação.
- D.
condução e convecção.
- E.
radiação e convecção.
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
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.
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 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%
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.
- A.
2,5/(2s +1)
- B.
2,5/(5s +1)
- C.
2,5/(30s +1)
- D.
3,0/(5s +1)
- E.
3,0/(30s +1)
- A.
- B.
o tempo de subida (ou ascensão) do sistema I é de 10 min.
- C.
- D.
os ganhos dos sistemas são iguais a uma unidade.
- E.
a sobrelevação do sistema II é de 0,8.
- A.
G1(s) − G2(s) + G3(s)
- B.
[G1(s) − G2(s)] / G3(s)
- C.
[G1(s) − G2(s)] G3(s)
- D.
G1(s)G3(s) / [1−G2(s)G3(s)]
- E.
G1(s)G3(s) / [1+G2(s)G3(s)]
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