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:
Benzeno, para o qual
a 3 bar.
Benzeno, para o qual
Passo 1
O enunciado dá uma vazão molar de líquido sub-resfriado de benzeno de 100 kmol/h a 300 K e 3 bar, que é aquecido até 500 K num trocador de calor em regime estacionário. Como a temperatura de saturação é
K, o aquecimento ocorre em três etapas:
- aquecimento do líquido de 300 K até 392,3 K;
- vaporização a 392,3 K;
- superaquecimento do vapor de 392,3 K até 500 K.
Vamos estimar a carga térmica usando balanço de entalpia com
, onde para calor sensível e para vaporização .
Passo 2
Calcular a vazão molar em mol/s:
Adotamos valores aproximados para o benzeno:
,
,
a 392,3 K.
Passo 3
Energia para aquecimento do líquido de 300 K até 392,3 K:
Passo 4
Energia de vaporização a 392,3 K:
Passo 5
Energia para superaquecimento do vapor de 392,3 K até 500 K:
Passo 6
Somando as três contribuições, a carga térmica total é
Resposta
A carga térmica do trocador de calor é aproximadamente
kW.