Para entregar até 04 de julho (escaninho)

Uma serpentina de 40 \mathrm{ft}^{2} de área de troca térmica foi instalada no CSTR do exemplo anterior, e a vazão da água de refrigeração que circula em seu interior é suficientemente elevada para manter sua temperatura constante a 85^{\circ} \mathrm{F}. Um valor típico para o coeficiente global de troca térmica deste tipo de serpentina é de 100 \mathrm{Btu} /\left(\mathrm{h} \cdot \mathrm{ft}^{2} \cdot{ }^{\circ} \mathrm{R}\right).
Com a serpentina, o reator poderá operar satisfazendo a limitação anteriormente citada de 125^{\circ} \mathrm{F} como temperatura máxima?

Passo 1

O enunciado apresenta um CSTR no qual foi instalada uma serpentina de \,40\,\mathrm{ft}^2 de área de troca térmica, com coeficiente global de troca térmica U=100\,\mathrm{Btu}/(\mathrm{h\cdot ft}^2\cdot{^\circ R}). A água de refrigeração circula internamente a temperatura constante de 85^\circ F. Pergunta-se se essa serpentina consegue limitar a temperatura do reator em 125^\circ F. Para responder, precisaríamos fazer o balanço de energia no reator e comparar o calor gerado pela reação com o calor removido pela serpentina, dado por
Q_{\rm remoção}=UA\,(T_{\rm CSTR}-T_{\rm água})çãá
onde UA=U\cdot A=100\cdot40=4000\,\mathrm{Btu/(h\cdot{^\circ R})}.

Passo 2

Para calcular o calor gerado pela reação ( Q_{\rm reação}çã) são necessárias informações do “exemplo anterior” que não foram fornecidas, tais como:
– Vazão de alimentação do CSTR;
– Temperatura e composição da alimentação;
– Entalpia de reação e taxa de conversão;
– Cinética que define a geração de calor no reator.

Passo 3

Sem esses dados não é possível quantificar Q_{\rm reação}çã nem comparar com a capacidade de remoção Q_{\rm remoção}çã.

Resposta

Não é possível determinar se a serpentina mantém a temperatura do CSTR abaixo de 125^\circ F, pois faltam os dados de geração de calor pelo processo (vazão, entalpia de reação e conversão).

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