O engenheiro químico percebe que mesmo após utilizado o benzeno em estado vapor saturado a 1 atm, ele possui energia suficiente para aquecer uma corrente de etanol que será reagido em outra etapa do processo. Então, ele pede ao seu colega químico (que andava sem nada a fazer naquele dia) para ajudá-lo a estimar quantos
de etanol poderiam ser aquecidos em um trocador de calor adiabático. Sabe-se que o benzeno na saída do processo deve estar a
e o etanol entra a
e deve sair como vapor saturado a 1 atm.
Passo 1
O enunciado quer que a gente estime a vazão de etanol
cuja energia de vaporização e aquecimento é suprida pelo benzeno que chega como vapor saturado a 1 atm e sai a
C, num trocador de calor adiabático. Para isso vamos precisar:
- das entalpias específicas do benzeno nos estados de entrada (vapor saturado a 1 atm) e saída (líquido a
C), - das entalpias específicas do etanol no estado de entrada (líquido a
C) e saída (vapor saturado a 1 atm), - e da vazão mássica de benzeno
, que o enunciado infelizmente não fornece.
Passo 2
Escrevemos o balanço de energia para o trocador adiabático (sem troca com o meio):
Como o benzeno cede calor e o etanol ganha, temos
Passo 3
Identificamos cada diferença de entalpia:
-
é a entalpia do vapor saturado de benzeno a 1 atm (Tsat C). -
é a entalpia do benzeno líquido a C. -
é a entalpia do etanol líquido a C. -
é a entalpia do etanol vapor saturado a 1 atm (Tsat C).
Cada uma dessas entalpias precisa ser obtida de tabelas termodinâmicas ou diagramas P–h.
Passo 4
Rearranjando para a vazão de etanol:
Passo 5
Para um cálculo numérico, falta
- a vazão mássica de benzeno
(por ex., em kg/h), - os valores numéricos de
, , e .
Sem esses dados não dá para chegar a um valor em kg/h de etanol.
Resposta
Não é possível estimar numericamente a vazão de etanol pois não foram fornecidos nem a vazão de benzeno nem os valores de entalpia necessários.