De forma a concentrar
de uma solução aquosa a
de NaOH até
, é utilizado um evaporador simples efeito com área superficial de aquecimento de 39 m 2 . A alimentação é feita a
. Vapor de água saturado a
é utilizado no aquecimento e a pressão no espaço vapor do evaporador é
. Calcule:
Coeficiente global de transmissão de calor
.
Coeficiente global de transmissão de calor
Passo 1
Beleza, então a gente tem um exercício sobre transferência de calor em um evaporador. O objetivo é calcular o coeficiente global de transmissão de calor (
) usando os dados fornecidos. Para isso, precisamos entender conceitos de balanço de massa e energia, além de como aplicar a equação de transferência de calor. Vamos lá!
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que está acontecendo. Temos uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) com 10% de concentração e queremos aumentar essa concentração para 30% usando um evaporador. Isso significa que vamos evaporar água da solução.
Passo 3
Vamos começar calculando a taxa de massa da solução concentrada. Sabemos que:
A massa de NaOH na alimentação é:
Então, a massa da solução concentrada será:
Passo 4
Agora, vamos calcular a massa de água que precisa ser evaporada:
Passo 5
Para saber a quantidade de calor necessária para evaporar essa água, usamos a fórmula:
O calor latente de vaporização (
) da água a
é aproximadamente 600 kcal/kg.
Então,
Passo 6
Agora, precisamos encontrar a diferença de temperatura (
) entre o vapor quente e a solução fria:
Passo 7
Com o calor total (
), a área de transferência de calor (
) e a diferença de temperatura (
), podemos calcular o coeficiente global de transmissão de calor (
) usando a fórmula:
Substituindo os valores:
Resposta
O coeficiente global de transmissão de calor é aproximadamente 476,6 kcal/(h·m²·°C).