Cem kmol por hora de líquido sub-resfriado a 300 K e 3 bar são superaquecidos para 500 K em um trocador de calor em escoamento estacionário. Estime a carga térmica (em kW ) do trocador para um dos casos a seguir:
Metanol, para o qual T^ sat =368,0 K a 3 bar.

Passo 1

O enunciado nos dá um fluxo molar de metanol de kmol/h (liquido sub-resfriado a K e bar) que deve ser aquecido até K em regime estacionário. Como a temperatura de saturação a bar é K, teremos três etapas de aquecimento:
. calor sensível do líquido de K a K,
. calor de vaporização a K,
. calor sensível do vapor de K a K.
Vamos assumir capacidades caloríficas molares constantes: o, o, e entalpia de vaporização o.

Passo 2

Calculamos o calor sensível para elevar o líquido de 300 K até T^sat=368 K:
q1 = cp,ell,l(368 - 300r) = 81;J/molcdot Ktimes 68;K = 5508;J/mol

Passo 3

O calor de vaporização a 368 K é
q2 = De<a Hvap = 35,000;J/mol

Passo 4

Calculamos o calor sensível para elevar o vapor de 368 K até 500 K:
q3 = cp,v,l(500 - 368r) = 40;J/molcdot Ktimes 132;K = 5280;J/mol

Passo 5

O calor total por mol de metanol é
qtot = q1 + q2 + q3 = 5508 + 35,000 + 5280 = 45,788;J/mol
O fluxo molar é 100 kmol/h =1times10^5 mol/h. Portanto a carga térmica do trocador é
dot Q = 1times10^5;molh times 45,788;Jmol =4,5788times10^9;Jh
Convertendo para kW:
dot Q = 4,5788times10^9;J/h3600;s/h approx 1,27times10^6;J/s =1270;kW

Resposta

A carga térmica do trocador é aproximadamente 1270;kW.

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