Uma corrente de alimentação de 1000 kg / h contendo 40% de etanol e 60% de água entra em um evaporador. O produto de saída é separado em uma corrente de vapor contendo etanol e água e uma corrente líquida com 10% de etanol e 90% de água. Sabendo que a vazão mássica do vapor gerado é de 400 kg / h, determine:
a) A vazão mássica da corrente líquida (em kg / h).
b) A composição mássica da corrente de vapor (frações mássicas de etanol e água).

Passo 1

Beleza, aqui a gente tem um evaporador que recebe 1000 kg/h de uma mistura com 40% de etanol e 60% de água. Como matéria, estamos usando balanço de massa total e balanço de massa de componente (etanol e água). Para resolver isso a gente vai precisar:
  • Fazer o balanço de massa total (entrada = saída_vapor + saída_líquida).
  • Fazer o balanço de massa de etanol (mesma coisa: o que entra de etanol = o que sai no vapor + o que sai no líquido).
  • Depois extrair as frações mássicas.

Passo 2

Balanço de massa total:
Entrada = 1000 kg/h
Saída total = vazão do vapor 1000 = 400 + L + vazão do líquido L = 1000 - 400 = 600;kg/h
Como = 400 kg/h, a gente tem
Logo

Passo 3

Agora faz o balanço de massa de etanol:
– Etanol na alimentação:
mE,in = 1000 times 0,40 = 400;kg/h
– Etanol na corrente líquida (10% de etanol):
mE,L = L times 0,10 = 600 times 0,10 = 60;kg/h
– Etanol na corrente de vapor:
mE,V = mE,in - mE,L = 400 - 60 = 340;kg/h

Passo 4

Pra achar a fração mássica de etanol no vapor:
yE = mE,VV = 340400 = 0,85
E a fração mássica de água no vapor é o resto (ou faz o balanço de água):
yW = 1 - yE = 1 - 0,85 = 0,15

Resposta

a) Vazão da corrente líquida: 600 kg/h
b) Composição da corrente de vapor:
– Etanol: 0,85 (85%)
– Água: 0,15 (15%)

Exercícios relacionados